Pod lodową powierzchnią może kryć się głęboki ocean

Uran to gazowy olbrzym, siódma od Słońca planeta Układu Słonecznego. Została odkryta 24 października 1851 roku przez Williama Lassella, angielskiego astronoma. Obecnie wiadomo, że planeta ta posiada 29 księżyców. Do największych z nich należy Ariel, o średnicy około 1160 kilometrów.

Ostatnio zaczynają pojawiać się sugestie, iż pod lodową powierzchnią Ariela może znajdować się ocean. Nie byłby to pierwszy taki przypadek wśród księżyców olbrzymich gazowych planet. Przykładowo naukowcy mówią o możliwym istnieniu oceanu pod powierzchnią na Enceladusie - księżycu Saturna, czy Europie - księżycu Jowisza

Głęboki ocean

Najnowsze badania dotyczące ewolucji oceanu na księżycu Ariel sugerują, że jego ocean mógł mieć kiedyś nawet 170 kilometrów głębokości. Dla porównania średnia głębokość Oceanu Spokojnego na Ziemi to około 4 km. Na powierzchni Ariela znajdują się bardzo stare struktury geologiczne, takie jak kratery. Są też struktury bardzo młode, jak gładki teren utworzony przypuszczalnie przez kriowulkanizm. Naukowcy chcieli poznać dawną strukturę wewnętrzną księżyca i kształt jego orbity (na ile odbiegała od koła). Najpierw opracowano mapę większych struktur widocznych na powierzchni. Następnie, przy pomocy komputera, dokonano modelowania naprężeń pływowych na powierzchni wynikających z odkształcania się księżyca w trakcie jego ruchu po orbicie bliżej i dalej od Urana. Porównując przewidywania modelu z tym, co obecnie widać na powierzchni, można wysnuć wnioski o dawnym kształcie orbity i o tym, jak głęboki mógł być ocean. Obecny mimośród orbity Ariela wynosi 0,0012. Wartość mimośrodu mówi nam, jak mocno orbita księżyca czy planety (która zwykle jest elipsą) odbiega od idealnego okręgu. Obliczenia pokazały, że kiedyś wartość mimośrodu orbity Ariela ta musiała być dużo większa, na poziomie około 0,04 (kilkadziesiąt razy więcej niż obecnie). To mogło nasilać efekty naprężeń pływowych. Przykładem efektów wynikających z takich naprężeń jest powierzchnia jowiszowego księżyca Europa. Jego mimośród orbity wynosi obecnie 0,009. Wydawałoby się, że to nadal orbita nie odbiegająca zbytnio od okręgu, ale siły pływowe są na tyle duże, że powierzchnia Europy jest popękana. Aby odtworzyć obecny wygląd powierzchni Ariela okazało się, że w modelu potrzeba bardzo cienkiego lodu na bardzo dużym oceanie lub alternatywnie większego odchylenia orbity od okręgu (większej wartości mimośrodu) i mniejszego oceanu.

Potrzebne są kolejne badania

Badacze nie mają pewności, jak dawno temu Ariel posiadał głęboki ocean. Analizy są ograniczone, bowiem mamy zdjęcia tylko dla południowej półkuli Ariela. Jedyne zdjęcia Ariela z bliska zostały wykonane przez sondę Voyager 2 podczas jej przelotu koło Uranu w styczniu 1986 roku. Najmniejszy dystans wyniósł 127 tysięcy kilometrów, rozdzielczość zdjęć to 2 km, obfotografowano około 40 proc. powierzchni Ariela. Być może w przyszłości nowe sondy kosmiczne dostarczą fotografii całej powierzchni księżyca. Wtedy będzie można udoskonalić modele. NASA i ESA rozważały kilka propozycji misji sond kosmicznych do Urana, ale jak dotąd nie zdecydowały się na ich realizację. Okno startowe dla takiej misji będzie dostępne za kilka lat. Swoją misję do Urana zapowiadają Chiny, jako ewentualny element dodatkowy w ramach misji Tianwen-4 do Jowisza (start z Ziemi w 2030 roku, sonda mogłaby dolecieć do Urana w 2045 roku). Opisane badania przedstawiono w czasopiśmie "Icarus". Pierwszym autorem pracy jest Caleb Strom z University of North Dakota w Grand Forks (USA). Ten sam zespół naukowców opublikował wcześniej analizy dla księżyca Miranda (to inny satelita Urana), które dały podobne wnioski.