Novo estudo das grandes luas de Urano mostra que 4 de maio retém água

O trabalho é baseado em novas modelagens e explora como os oceanos podem existir em lugares improváveis do nosso sistema solar.

Urano é cercado por seus quatro anéis principais e 10 de suas 27 luas conhecidas nesta visão colorida que usa dados obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble em 1998. Um estudo com nova modelagem mostra que quatro das grandes luas de Urano provavelmente contêm oceanos internos. Créditos: NASA/JPL/STScI 

A reanálise de dados da espaçonave Voyager, da Nasa, junto com uma nova modelagem computacional, levou os cientistas da Nasa a concluir que quatro das maiores luas de Urano provavelmente contêm uma camada oceânica entre seus núcleos e crostas geladas. Seu estudo é o primeiro a detalhar a evolução da composição interior e da estrutura de todas as cinco grandes luas: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon e Miranda. O trabalho sugere que quatro das luas abrigam oceanos que podem ter dezenas de quilômetros de profundidade.

Ao todo, pelo menos 27 luas circundam Urano, com as quatro maiores variando de Ariel, com 720 milhas (1.160 quilômetros) de diâmetro, até Titânia, que tem 980 milhas (1.580 quilômetros) de diâmetro. Os cientistas há muito tempo pensam que Titânia, dado seu tamanho, teria maior probabilidade de reter calor interno, causado pelo decaimento radioativo.

As outras luas já haviam sido amplamente consideradas pequenas demais para reter o calor necessário para impedir que um oceano interno congelasse, especialmente porque o aquecimento criado pela atração gravitacional de Urano é apenas uma pequena fonte de calor.

O Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023 da National Academies priorizou a exploração de Urano. Em preparação para tal missão, os cientistas planetários estão se concentrando no gigante de gelo para reforçar seus conhecimentos sobre o misterioso sistema de Urano. Publicado no Journal of Geophysical Research, o novo trabalho pode informar como uma futura missão pode investigar as luas, mas o artigo também tem implicações que vão além de Urano, disse a principal autora do estudo, Julie Castillo-Ropez, do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, no sul da Califórnia.

"Quando se trata de pequenos corpos – planetas anões e luas – os cientistas planetários já encontraram evidências de oceanos em vários lugares improváveis, incluindo os planetas anões Ceres e Plutão, e a lua de Saturno Mimas", disse ela. "Portanto, há mecanismos em jogo que não compreendemos totalmente. Este artigo investiga o que eles poderiam ser e como eles são relevantes para os muitos corpos no sistema solar que poderiam ser ricos em água, mas têm calor interno limitado."

O estudo revisitou descobertas de sobrevoos de Urano pela Voyager 2 da Nasa na década de 1980 e de observações terrestres. Os autores construíram modelos computacionais infundidos com descobertas adicionais dos modelos Galileu, Cassini, Dawn e New Horizons da NASA (cada um dos quais descobriu mundos oceânicos), incluindo insights sobre a química e a geologia da lua de Saturno, Encélado, Plutão e sua lua Caronte, e Ceres – todos corpos gelados do mesmo tamanho das luas de Urano.

Uma nova modelagem mostra que provavelmente há uma camada oceânica em quatro das principais luas de Urano: Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon. Oceanos salgados – ou salgadinhos – ficam sob o gelo e sobre camadas de rocha rica em água e rocha seca. Miranda é muito pequena para reter calor suficiente para uma camada oceânica. Créditos: NASA/JPL-Caltech

O que está acima e abaixo

Os pesquisadores usaram essa modelagem para avaliar o quão porosas são as superfícies das luas de Urano, descobrindo que elas provavelmente estão isoladas o suficiente para reter o calor interno que seria necessário para hospedar um oceano. Além disso, eles encontraram o que poderia ser uma fonte de calor potencial nos mantos rochosos das luas, que liberam líquido quente, e ajudariam um oceano a manter um ambiente quente – um cenário que é especialmente provável para Titânia e Oberon, onde os oceanos podem até ser quentes o suficiente para potencialmente suportar a habitabilidade.

Ao investigar a composição dos oceanos, os cientistas podem aprender sobre materiais que podem ser encontrados nas superfícies geladas das luas também, dependendo se as substâncias abaixo foram empurradas de baixo para cima pela atividade geológica. Há evidências de telescópios de que pelo menos uma das luas, Ariel, tem material que fluiu para sua superfície, talvez de vulcões gelados, há relativamente pouco tempo.

Na verdade, Miranda, a lua mais interna e quinta maior, também hospeda características da superfície que parecem ser de origem recente, sugerindo que ela pode ter mantido calor suficiente para manter um oceano em algum momento. A recente modelagem térmica descobriu que é improvável que Miranda tenha hospedado água por muito tempo: ela perde calor muito rapidamente e provavelmente está congelada agora.

Mas o calor interno não seria o único fator que contribuiria para o oceano subterrâneo de uma lua. Uma descoberta importante no estudo sugere que cloretos, bem como amônia, provavelmente são abundantes nos oceanos das maiores luas da gigante gelada. A amônia é conhecida há muito tempo por atuar como anticongelante. Além disso, a modelagem sugere que os sais provavelmente presentes na água seriam outra fonte de anticongelante, mantendo os oceanos internos dos corpos.

Claro, ainda há muitas dúvidas sobre as grandes luas de Urano, disse Castillo-Ropez, acrescentando que há muito mais trabalho a ser feito: "Precisamos desenvolver novos modelos para diferentes suposições sobre a origem das luas, a fim de orientar o planejamento para futuras observações".

Investigar o que está abaixo e nas superfícies dessas luas ajudará cientistas e engenheiros a escolher os melhores instrumentos científicos para pesquisá-las. Por exemplo, determinar que amônia e cloretos podem estar presentes significa que os espectrômetros, que detectam compostos por sua luz refletida, precisariam usar uma faixa de comprimento de onda que cubra ambos os tipos de compostos.

Da mesma forma, eles podem usar esse conhecimento para projetar instrumentos que podem sondar o interior profundo em busca de líquido. Procurar correntes elétricas que contribuem para o campo magnético de uma lua é geralmente a melhor maneira de encontrar um oceano profundo, como os cientistas da missão Galileu fizeram na lua Europa, de Júpiter.

No entanto, a água fria nos oceanos interiores de luas como Ariel e Umbriel poderia tornar os oceanos menos capazes de transportar essas correntes elétricas e apresentaria um novo tipo de desafio para os cientistas que trabalham para descobrir o que está por baixo.

Fonte: Nasa.gov