Nuove osservazioni suggeriscono la presenza di acqua liquida sotto la superficie ghiacciata
In copertina, immagine di fantasia generata dalla AI Dall-e
La superficie della luna di Urano, Ariel, è ricoperta da una quantità significativa di ghiaccio di anidride carbonica, specialmente sul suo “emisfero posteriore” che è sempre rivolto lontano dalla direzione del moto orbitale.
Questo fatto sorprende, poiché anche nelle gelide regioni del sistema di Urano, a 20 volte la distanza della Terra dal Sole, l’anidride carbonica tende a trasformarsi in gas e a disperdersi nello spazio.
Gli scienziati hanno teorizzato che qualcosa debba rifornire di anidride carbonica la superficie di Ariel.
Alcuni favoriscono l’idea che le interazioni tra la superficie della luna e le particelle cariche nella magnetosfera di Urano creino anidride carbonica attraverso un processo chiamato radiolisi, in cui le molecole vengono scomposte dalla radiazione ionizzante.
Un nuovo studio pubblicato il 24 luglio su The Astrophysical Journal Letters sposta l’ago della bilancia a favore di una teoria alternativa: l’anidride carbonica e altre molecole potrebbero emergere dall’interno di Ariel, possibilmente da un oceano liquido sotterraneo.
Utilizzando il telescopio spaziale James Webb della NASA per raccogliere spettri chimici della luna e confrontandoli con spettri di miscele chimiche simulate in laboratorio, un team di ricerca guidato da Richard Cartwright dell’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University a Laurel, Maryland, ha scoperto che Ariel possiede alcuni dei depositi più ricchi di anidride carbonica nel sistema solare, con uno spessore stimato di 10 millimetri (0,4 pollici) o più sull’emisfero posteriore della luna.
Tra questi depositi, è stata fatta un’altra scoperta sorprendente: i primi segnali chiari di monossido di carbonio.
“Non dovrebbe essere lì. Devi scendere a 30 kelvin (-243• C) prima che il monossido di carbonio sia stabile”, ha affermato Cartwright.
La temperatura superficiale di Ariel, nel frattempo, è in media di circa 65 gradi Fahrenheit più calda. “Il monossido di carbonio dovrebbe essere attivamente rifornito, senza dubbio”.
La radiolisi potrebbe ancora essere responsabile di parte di questo rifornimento, ha aggiunto Cartwright.
Gli esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che il bombardamento di radiazioni di ghiaccio d’acqua mescolato con materiale ricco di carbonio può produrre sia anidride carbonica che monossido di carbonio.
Pertanto, la radiolisi può fornire una fonte di rifornimento e spiegare l’abbondanza ricca di entrambe le molecole sull’emisfero posteriore di Ariel.
Molte domande rimangono sulla magnetosfera di Urano e sull’estensione delle sue interazioni con le lune del pianeta.
Anche durante il sorvolo di Voyager 2 su Urano quasi 40 anni fa, gli scienziati sospettavano che tali interazioni potessero essere limitate perché l’asse del campo magnetico di Urano e il piano orbitale delle sue lune sono offset di circa 58 gradi. Modelli recenti hanno supportato questa previsione.
Invece, la maggior parte degli ossidi di carbonio potrebbe provenire da processi chimici che sono avvenuti (o stanno ancora avvenendo) in un oceano d’acqua sotto la superficie ghiacciata di Ariel, fuoriuscendo attraverso crepe nell’esterno ghiacciato della luna o possibilmente attraverso pennacchi eruttivi.
Inoltre, le nuove osservazioni spettroscopiche suggeriscono che la superficie di Ariel potrebbe anche ospitare minerali di carbonato, sali che possono essere formati solo attraverso l’interazione di acqua liquida con rocce.
“Se la nostra interpretazione di quella caratteristica di carbonato è corretta, allora è un risultato piuttosto importante perché significa che deve essersi formata nell’interno”, ha detto Cartwright. “Questo è qualcosa che dobbiamo assolutamente confermare, sia attraverso future osservazioni, modellazione o una combinazione di tecniche”.
Con la superficie di Ariel coperta di canyon simili a tagli, solchi incrociati e punti lisci che si pensa siano dovuti a spilli criovulcanici, i ricercatori hanno già sospettato che la luna fosse o potrebbe ancora essere attiva.
Uno studio del 2023 guidato da Ian Cohen dell’APL ha persino suggerito che Ariel e/o la sua luna sorella Miranda potrebbero emettere materiale nella magnetosfera di Urano, inclusi possibilmente attraverso pennacchi.
“Tutte queste nuove intuizioni sottolineano quanto sia avvincente il sistema di Urano”, ha detto Cohen. “Che si tratti di sbloccare le chiavi di come si è formato il sistema solare, comprendere meglio la complessa magnetosfera del pianeta o determinare se queste lune sono potenziali mondi oceanici, molti di noi nella comunità scientifica planetaria non vediamo l’ora di esplorare Urano in una futura missione”.
Nel 2023, attraverso il suo sondaggio decennale sulla scienza planetaria e l’astrobiologia, la comunità scientifica planetaria ha dato priorità alla prima missione dedicata a Urano, alimentando le speranze che un viaggio scientifico verso il gigante di ghiaccio turchese sia all’orizzonte.
Cartwright vede questo come un’opportunità per raccogliere dati preziosi sui giganti di ghiaccio del sistema solare e sulle loro lune potenzialmente oceaniche, entrambe con applicazioni ai mondi scoperti in altri sistemi stellari.
Ma è anche un’occasione per ottenere finalmente risposte concrete che sono possibili solo essendo nel sistema. Ad esempio, la maggior parte dei solchi osservati su Ariel, sospettati di essere aperture verso il suo interno, si trovano sul suo lato posteriore. Se l’anidride carbonica e il monossido di carbonio stanno in qualche modo fuoriuscendo attraverso quei solchi, potrebbe fornire una spiegazione alternativa per cui sono così molto più abbondanti sul lato posteriore di Ariel.
“È un po’ azzardato perché non abbiamo visto molto della superficie della luna”, ha avvertito Cartwright. Voyager 2 ha catturato solo circa il 35% della superficie di Ariel durante il suo breve sorvolo. “Non lo sapremo fino a quando non eseguiremo osservazioni più dedicate”, ha concluso.
Fonte:
Published by the American Astronomical Society.
The Astrophysical Journal Letters, Volume 970,Number 2Citation Richard J. Cartwright et al 2024 ApJL970L29DOI 10.3847/2041-8213/ad566a