Η Μιράντα, το μικρό φεγγάρι του Ουρανού, μπορεί να διαθέτει υπόγειο ωκεανό - Συνθήκες για ύπαρξη ζωής

Μια νέα μελέτη δείχνει ότι το φεγγάρι του Ουρανού, η Μιράντα, μπορεί να φιλοξενεί έναν ωκεανό νερού κάτω από την επιφάνειά του, ένα εύρημα που θα αμφισβητούσε πολλές υποθέσεις σχετικά με την ιστορία και τη σύνθεση του φεγγαριού και θα μπορούσε να το βάλει μαζί με τους λίγους επιλεγμένους κόσμους στο ηλιακό μας σύστημα περιβάλλοντα που διατηρούν τη ζωή.

«Το να βρούμε στοιχεία για έναν ωκεανό μέσα σε ένα μικρό αντικείμενο όπως η Μιράντα είναι απίστευτα εκπληκτικό», είπε ο Τομ Νορντχάιμ, πλανητικός επιστήμονας στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής Τζονς Χόπκινς, συν-συγγραφέας της μελέτης και ο κύριος ερευνητής του έργου που χρηματοδότησε τη μελέτη. «Βοηθά να βασιστούμε στην ιστορία ότι μερικά από αυτά τα φεγγάρια στον Ουρανό μπορεί να είναι πραγματικά ενδιαφέροντα – ότι μπορεί να υπάρχουν αρκετοί ωκεάνιοι κόσμοι γύρω από έναν από τους πιο μακρινούς πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, που είναι συναρπαστικό και παράξενο».

Επίσης συμμετέχει στο ερευνητικό έργο και συν-συγγραφέας του άρθρου The Planetary Science Journal είναι η Sherry Fieber-Beyer, αναπληρώτρια καθηγήτρια Διαστημικών Σπουδών, η οποία είπε ότι το έργο είναι σημαντικό επειδή βοηθά τους πλανητικούς επιστήμονες να πλαισιώσουν καλύτερα το πλαίσιο του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος και εξέλιξη.

«Τα εξελικτικά μοντέλα του ηλιακού συστήματος επικαλούνται γιγάντιες μεταναστεύσεις πλανητών που διασκορπίζουν αντικείμενα από το εσωτερικό ηλιακό σύστημα στο εξωτερικό σύστημα - και αντίστροφα», δήλωσε ο Fieber-Beyer. «Αυτές οι μεταναστεύσεις είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία των αστεροειδών του Δία, των ακανόνιστων δορυφόρων και άλλων αστρονομικών φαινομένων. Πρέπει να εξετάσουμε εάν αυτά τα φεγγάρια σχηματίστηκαν στη θέση τους ή αν καταλήφθηκαν κατά τη διάρκεια της πλανητικής μετανάστευσης».

Ανάμεσα στα φεγγάρια του ηλιακού συστήματος ξεχωρίζει η Μιράντα. Οι λίγες εικόνες που τραβήχτηκαν το Voyager 2 το 1986 δείχνουν ότι το νότιο ημισφαίριο της Μιράντα (το μόνο μέρος που έχουμε δει) είναι ένα αυλάκι εδάφους που μοιάζει με Φρανκενστάιν, το οποίο είναι τετράγωνο από τραχιά κοψίματα και περιοχές με κρατήρες, σαν τετράγωνα σε ένα πάπλωμα. Οι περισσότεροι ερευνητές υποπτεύονται ότι αυτές οι παράξενες δομές είναι αποτέλεσμα παλιρροϊκών δυνάμεων και θέρμανσης μέσα στο φεγγάρι.

Ο Caleb Strom, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής στο UND που εργάστηκε με τους Nordheim και Alex Patthoff του Ινστιτούτου Planetary Science στην Αριζόνα, επισκέφτηκε ξανά τις εικόνες του Voyager 2. Η ομάδα ξεκίνησε να εξηγήσει την αινιγματική γεωλογία του Miranda αναστρεφόμενη μηχανική των επιφανειακών χαρακτηριστικών, δουλεύοντας προς τα πίσω για να αποκαλύψει ποια πρέπει να ήταν η εσωτερική δομή του φεγγαριού για να διαμορφώσει τη γεωλογία του φεγγαριού ως απόκριση στην παλιρροιακή πίεση.

«Δεν γνωρίζουμε αρκετά για τους δορυφόρους του Ουρανίου για να πούμε εάν θα μπορούσε να υπάρχει ζωή σε αυτούς, αλλά η κατανόηση των παραγόντων που θα οδηγούσαν στο να έχουν υπόγειους ωκεανούς είναι ένα σημαντικό βήμα προς την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος», είπε ο Strom.

Αφού πρώτα χαρτογράφησε τα διάφορα επιφανειακά χαρακτηριστικά, όπως ρωγμές, κορυφογραμμές και το μοναδικό τραπεζοειδές στέμμα της Μιράντα, η ομάδα ανέπτυξε ένα μοντέλο υπολογιστή για να δοκιμάσει διάφορες πιθανές δομές του εσωτερικού του φεγγαριού, ταιριάζοντας τα προβλεπόμενα πρότυπα τάσης με την πραγματική επιφανειακή γεωλογία.

Η διάταξη που παρήγαγε την καλύτερη αντιστοιχία μεταξύ των προβλεπόμενων μοτίβων στρες και των παρατηρούμενων επιφανειακών χαρακτηριστικών απαιτούσε ότι ο Μιράντα είχε έναν τεράστιο ωκεανό κάτω από την παγωμένη του επιφάνεια πριν από περίπου 100-500 εκατομμύρια χρόνια. Αυτός ο υπόγειος ωκεανός ήταν τουλάχιστον 62 μίλια (100 χιλιόμετρα) βάθος, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 16 Οκτωβρίου στο Planetary Science Journal, και ήταν κρυμμένος κάτω από έναν παγωμένο φλοιό πάχους όχι περισσότερο από 19 μίλια (30 χιλιόμετρα). Δεδομένου ότι η Miranda έχει μια ακτίνα μόλις 146 μίλια (235 χιλιόμετρα), ο ωκεανός θα είχε γεμίσει σχεδόν το μισό σώμα της σελήνης. «Αυτό το αποτέλεσμα ήταν μια μεγάλη έκπληξη για την ομάδα», είπε ο Strom.

Κλειδί για τη δημιουργία αυτού του ωκεανού, πιστεύουν οι ερευνητές, ήταν οι παλιρροϊκές δυνάμεις μεταξύ της Μιράντα και των κοντινών φεγγαριών. Αυτά τα τακτικά βαρυτικά ρυμουλκά μπορούν να ενισχυθούν με τροχιακούς συντονισμούς - μια διαμόρφωση όπου η περίοδος κάθε φεγγαριού γύρω από έναν πλανήτη είναι ένας ακριβής ακέραιος αριθμός των περιόδων των άλλων. Τα φεγγάρια του Δία Io και Europa, για παράδειγμα, έχουν συντονισμό 2:1: Για κάθε δύο τροχιές που κάνει η Io γύρω από τον Δία, η Ευρώπη κάνει ακριβώς μία, οδηγώντας σε παλιρροϊκές δυνάμεις που είναι γνωστό ότι συντηρούν έναν ωκεανό κάτω από την επιφάνεια της Ευρώπης.

Αυτές οι τροχιακές διαμορφώσεις και οι προκύπτουσες παλιρροιακές δυνάμεις παραμορφώνουν τα φεγγάρια σαν λαστιχένιες μπάλες, οδηγώντας σε τριβή και θερμότητα που κρατά το εσωτερικό ζεστό. Αυτό δημιουργεί επίσης τάσεις που ραγίζουν την επιφάνεια, δημιουργώντας μια πλούσια ταπισερί από γεωλογικά χαρακτηριστικά. Αριθμητικές προσομοιώσεις έχουν προτείνει ότι ο Μιράντα και τα γειτονικά του φεγγάρια πιθανότατα είχαν τέτοια απήχηση στο παρελθόν, προσφέροντας έναν πιθανό μηχανισμό που θα μπορούσε να είχε θερμάνει το εσωτερικό του Μιράντα για να παράγει και να διατηρήσει έναν υπόγειο ωκεανό.

Σε κάποιο σημείο, το τροχιακό μπαλέτο των φεγγαριών αποσυγχρονίστηκε, επιβραδύνοντας τη διαδικασία θέρμανσης, έτσι ώστε το εσωτερικό του φεγγαριού άρχισε να κρυώνει και να στερεοποιείται. Αλλά η ομάδα δεν πιστεύει ότι το εσωτερικό της Miranda έχει παγώσει ακόμη πλήρως. Εάν ο ωκεανός είχε παγώσει τελείως, εξήγησε ο Nordheim, θα είχε επεκταθεί και θα είχε προκαλέσει ορισμένες ενδεικτικές ρωγμές στην επιφάνεια, οι οποίες δεν υπάρχουν. Αυτό υποδηλώνει ότι η Μιράντα εξακολουθεί να ψύχεται — και μπορεί να έχει έναν ωκεανό κάτω από την επιφάνειά της ακόμη και τώρα. Ο σύγχρονος ωκεανός της Μιράντα είναι πιθανώς σχετικά λεπτός, σημείωσε ο Strom.

«Αλλά η πρόταση ενός ωκεανού μέσα σε ένα από τα πιο μακρινά φεγγάρια του ηλιακού συστήματος είναι αξιοσημείωτη», είπε.

Η Μιράντα δεν είχε προβλεφθεί ότι θα είχε ωκεανό. Με το μικρό του μέγεθος και την ηλικία του, οι επιστήμονες πίστευαν ότι πιθανότατα θα ήταν μια παγωμένη μπάλα πάγου. Οποιαδήποτε υπολειπόμενη θερμότητα από το σχηματισμό του θεωρήθηκε ότι είχε διαλυθεί εδώ και πολύ καιρό. Αλλά όπως τόνισε ο Patthoff, οι προβλέψεις για τα φεγγάρια από πάγο μπορεί να είναι λανθασμένες, όπως αποδεικνύεται από το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος. Πριν φτάσει το διαστημικό σκάφος Cassini το 2004, πολλοί επιστήμονες πίστευαν ότι ο Εγκέλαδος ήταν μια παγωμένη μπάλα από πάγο και βράχο. Αλλά στην πραγματικότητα φιλοξενούσε έναν παγκόσμιο ωκεανό και ενεργές γεωλογικές διεργασίες.