Urano, el raro mundo inclinado turquesa del sistema solar, puede haberse unido a Júpiter, Saturno y Neptuno como anfitrión de al menos una luna helada que bombea partículas a su sistema planetario.
En un nuevo estudio dirigido por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins, los investigadores volvieron a analizar datos de campos magnéticos y partículas energéticas de casi 40 años de antigüedad tomados por la nave espacial Voyager 2 de la NASA, la única nave espacial hasta ahora que ha ido a Urano.
Sus resultados, aceptados para su publicación en la revista Geophysical Research Letters, sugieren que una o dos de las 27 lunas de Urano, Ariel y/o Miranda, están agregando plasma al entorno espacial a través de un mecanismo desconocido y misterioso. Una explicación tentadora es que una o ambas lunas tienen océanos debajo de sus superficies heladas y arrojan material activamente, posiblemente a través de columnas. El equipo presentó sus resultados en la Conferencia anual de ciencia lunar y planetaria.
«No es raro que las mediciones de partículas energéticas sean un precursor para descubrir un mundo oceánico», dijo en un comunicado Ian Cohen, científico espacial de APL y autor principal del nuevo estudio.
Former astronauts @Astro_Feustel and Alvin Drew shared stories from their time in space during the Earth Information Center Student Engagement event today at NASA Headquarters.
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— NASA HQ PHOTO (@nasahqphoto) September 29, 2023
Por ejemplo, los datos de partículas y campos magnéticos proporcionaron algunos de los primeros indicios que llevaron a identificar las dos lunas oceánicas inequívocas del sistema solar, Europa de Júpiter y Encélado de Saturno. Esos datos proporcionaron la primera evidencia convincente de que Europa y Encélado eran fuentes de partículas y plasma, que probablemente se originaban en océanos líquidos salados debajo de sus superficies heladas.
«Hemos estado argumentando durante algunos años que las mediciones de partículas energéticas y campos electromagnéticos son importantes no solo para comprender el entorno espacial sino también para contribuir a la investigación científica planetaria más amplia», dijo Cohen. «Resulta que incluso puede ser el caso de los datos que son más antiguos que yo. Simplemente demuestra lo valioso que puede ser ir a un sistema y explorarlo de primera mano».
El impulso creciente para una misión de regreso a Urano y Neptuno ha estimulado a varios equipos de investigación a sumergirse nuevamente en los datos de sobrevuelo anteriores, lo que a veces conduce a nuevos hallazgos. Esos influyeron en un panel de científicos planetarios la primavera pasada para recomendar una misión insignia de 4.200 millones a Urano como la próxima gran misión planetaria de la NASA durante la próxima década, cuyos beneficios Kathy Mandt de APL detalló recientemente en la revista Science.
Alimentando ese empuje, Cohen y sus colegas se sumergieron en los datos de partículas del instrumento de partículas cargadas de baja energía (LECP) construido por APL en la Voyager 2, y encontraron algo peculiar: una población atrapada de partículas energéticas que la nave espacial había observado mientras partía de Urano.
«Lo interesante fue que estas partículas estaban extremadamente confinadas cerca del ecuador magnético de Urano», dijo Cohen. Las ondas magnéticas dentro del sistema normalmente harían que se extendieran en latitud, explicó, pero estas partículas estaban todas apretadas cerca del ecuador entre las lunas Ariel y Miranda.
Los científicos atribuyeron originalmente estas características a la posibilidad de que la Voyager 2 haya volado a través de una corriente fortuita de plasma «inyectado» desde la cola distante de la magnetosfera del planeta. Pero esa explicación no se sostiene, dijo Cohen. «Una inyección normalmente tendría una dispersión de partículas mucho más amplia de lo que se observó».
Usando modelos físicos simples y aprovechando casi 40 años de conocimiento desde entonces, el equipo intentó recrear las observaciones de la Voyager 2. Determinaron que la verdadera explicación tenía que incluir tanto una fuente fuerte y consistente de partículas como un mecanismo específico para energizarlas. Después de considerar varias posibilidades, concluyeron que lo más probable es que las partículas provinieran de una luna cercana.
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El equipo sospecha que las partículas surgen de Ariel y/o Miranda a través de una columna de vapor similar a la que se ve en Enceladus o mediante pulverización, un proceso en el que partículas de alta energía golpean una superficie y expulsan otras partículas al espacio. «En este momento, se trata de 50-50, ya sea solo uno u otro», dijo Cohen.
Independientemente, el modelo sugiere que el mecanismo de activación sería el mismo: un flujo constante de partículas fluye desde las lunas hacia el espacio, donde crean ondas electromagnéticas. Esas ondas aceleran una pequeña fracción de las partículas a energías que LECP podría detectar. Este proceso, cree el equipo, mantuvo las partículas vistas por LECP tan estrechamente atrapadas.
Sin embargo, con solo una única observación de la región y sin datos sobre la composición del plasma o las mediciones de la gama completa de ondas electromagnéticas dentro de él, señaló Cohen, no hay forma de determinar definitivamente la fuente de las partículas.
Sin embargo, los científicos ya han sospechado que las cinco lunas más grandes de Urano, incluidas Ariel y Miranda, pueden tener océanos subterráneos. Las imágenes de la Voyager 2 de ambas lunas muestran signos físicos de resurgimiento geológico, incluidas posibles erupciones de agua que se congelaron en la superficie.
«Los datos son consistentes con el emocionante potencial de que haya una luna oceánica activa allí», dijo Cohen. «Siempre podemos hacer un modelo más completo, pero hasta que tengamos nuevos datos, la conclusión siempre será limitada».
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