Miranda podría tener un océano bajo su superficie

Un nuevo estudio sugiere que Miranda, la luna de Urano, puede albergar un océano de agua bajo su superficie, un hallazgo que desafiaría muchas suposiciones sobre la historia y la composición de la luna y podría colocarla en la compañía de los pocos mundos selectos en nuestro sistema solar con entornos potencialmente sustentadores de vida.

«Encontrar evidencia de un océano dentro de un objeto pequeño como Miranda es increíblemente sorprendente», dijo Tom Nordheim, un científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y coautor del estudio publicado en The Planetary Science Journal.

«Ayuda a construir la historia de que algunas de estas lunas en Urano pueden ser realmente interesantes, que puede haber varios mundos oceánicos alrededor de uno de los planetas más distantes de nuestro sistema solar, lo cual es emocionante y extraño a la vez».

Entre las lunas del sistema solar, Miranda se destaca. Las pocas imágenes que capturó la Voyager 2 en 1986 muestran que el hemisferio sur de Miranda (la única parte que hemos visto) es una mezcolanza al estilo Frankenstein de terreno acanalado dividido en cuatro partes por escarpes ásperos y áreas llenas de cráteres, como cuadrados en una colcha. La mayoría de los investigadores sospechan que estas extrañas estructuras son el resultado de las fuerzas de marea y el calentamiento dentro de la luna.

Caleb Strom, un estudiante de posgrado de la Universidad de Dakota del Norte que trabajó con Nordheim y Alex Patthoff del Instituto de Ciencias Planetarias en Arizona, revisó las imágenes de la Voyager 2. El equipo se propuso explicar la enigmática geología de Miranda mediante ingeniería inversa de las características de la superficie, trabajando hacia atrás para descubrir cuál debe haber sido la estructura interior de la luna para dar forma a la geología de la luna en respuesta a la fuerza de las mareas.

Después de mapear primero las diversas características de la superficie como grietas, crestas y las coronas trapezoidales únicas de Miranda, el equipo desarrolló un modelo informático para probar varias estructuras posibles del interior de la luna, haciendo coincidir los patrones de estrés previstos con la geología de la superficie real.

La configuración que produjo la mejor coincidencia entre los patrones de estrés previstos y las características de la superficie observadas requirió la existencia de un vasto océano debajo de la superficie helada de Miranda hace unos 100 a 500 millones de años. Este océano subterráneo tenía al menos 62 millas (100 kilómetros) de profundidad, según el estudio, y estaba oculto debajo de una corteza helada de no más de 19 millas (30 kilómetros) de espesor.

Dado que Miranda tiene un radio de solo 235 kilómetros, el océano habría llenado casi la mitad del cuerpo de la luna. «Ese resultado fue una gran sorpresa para el equipo», dijo Strom.

La clave para crear ese océano, creen los investigadores, fueron las fuerzas de marea entre Miranda y las lunas cercanas. Estos tirones gravitacionales regulares pueden amplificarse mediante resonancias orbitales, una configuración en la que el período de cada luna alrededor de un planeta es un entero exacto de los períodos de las otras.

Las lunas de Júpiter, Ío y Europa, por ejemplo, tienen una resonancia de 2:1: por cada dos órbitas que Ío hace alrededor de Júpiter, Europa hace exactamente una, lo que genera fuerzas de marea que se sabe que sostienen un océano debajo de la superficie de Europa.

Estas configuraciones orbitales y las fuerzas de marea resultantes deforman las lunas como pelotas de goma, lo que genera fricción y calor que mantiene calientes los interiores. Esto también crea tensiones que agrietan la superficie, creando un rico tapiz de características geológicas. Las simulaciones numéricas han sugerido que Miranda y sus lunas vecinas probablemente tuvieron esa resonancia en el pasado, lo que ofrece un mecanismo potencial que podría haber calentado el interior de Miranda para producir y mantener un océano subterráneo.

En algún momento, el ballet orbital de las lunas se desincroniza, lo que ralentiza el proceso de calentamiento de modo que el interior de la luna comenzó a enfriarse y solidificarse. Pero el equipo no cree que el interior de Miranda se haya congelado por completo todavía. Si el océano se hubiera congelado por completo, explicó Nordheim, se habría expandido y habría provocado ciertas grietas reveladoras en la superficie, que no existen.

Esto sugiere que Miranda todavía se está enfriando y puede tener un océano debajo de su superficie incluso ahora. El océano actual de Miranda probablemente sea relativamente delgado, señaló Strom. «Pero la sugerencia de un océano dentro de una de las lunas más distantes del sistema solar es notable», dijo.

No se predijo que Miranda tuviera un océano. Con su pequeño tamaño y su antigüedad, los científicos pensaron que probablemente sería una bola de hielo congelada. Se suponía que cualquier calor restante de su formación se había disipado hace mucho tiempo. Pero como señaló Patthoff, las predicciones sobre lunas de hielo pueden ser erróneas, como lo demuestra la luna Encélado de Saturno.

Antes de que llegara la sonda Cassini en 2004, muchos científicos pensaban que Encélado era una bola de hielo y roca congelada, pero en realidad albergaba un océano global y procesos geológicos activos. «Pocos científicos esperaban que Encélado fuera geológicamente activo», dijo Patthoff. «Sin embargo, está expulsando vapor de agua y hielo de su hemisferio sur en este preciso momento». Encélado es ahora un objetivo primordial en la búsqueda de vida más allá de la Tierra.

Miranda podría ser un caso similar. Es comparable en tamaño y composición a Encélado y, según un estudio de 2023 dirigido por Ian Cohen de APL, puede estar liberando material activamente al espacio. Si tiene (o incluso tuvo) un océano, podría ser un objetivo futuro para estudiar la habitabilidad y la vida. Sin embargo, Nordheim advierte que todavía hay demasiado que no sabemos sobre Miranda y las lunas de Urano como para especular sobre la existencia de vida.

«No sabremos con certeza si tiene un océano hasta que regresemos y recopilemos más datos», dijo. «Estamos exprimiendo hasta el último bit de información científica que podemos obtener de las imágenes de la Voyager 2. Por ahora, estamos entusiasmados con las posibilidades y ansiosos por volver a estudiar Urano y sus posibles lunas oceánicas en profundidad».

Revelando los secretos de las lunas heladas de Urano
Las lunas heladas de Urano han fascinado a los científicos desde que la Voyager 2 capturó imágenes impresionantes de ellas y datos valiosos sobre ellas durante su breve sobrevuelo en 1986. Este último estudio, dirigido por Caleb Strom y Tom Nordheim de APL, es parte de un esfuerzo más amplio en APL para descubrir los secretos de estas misteriosas lunas y el inusual planeta que orbitan:

• 2023: Un equipo dirigido por Ian Cohen de APL volvió a analizar los datos magnéticos y de partículas del sobrevuelo de la Voyager 2 y descubrió que las lunas de Urano, Ariel y Miranda, podrían estar liberando material al entorno espacial alrededor de Urano, posiblemente a través de columnas de humo.
• 2024: Richard Cartwright de APL utilizó observaciones de la luna Ariel de Urano realizadas con el telescopio espacial James Webb de la NASA para concluir que la luna puede tener un océano subterráneo que está reponiendo sus depósitos superficiales de hielo de dióxido de carbono, un tema que presentó en la conferencia

Con información de The Planetary Science Journal