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Miranda, la luna de Urano, puede albergar un océano de agua bajo su superficie, un hallazgo que la incluiría en la lista selecta de mundos con entornos potencialmente sustentadores de vida.
“Encontrar evidencia de un océano dentro de un objeto pequeño como Miranda es increíblemente sorprendente”, dijo en un comunicado Tom Nordheim, un científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, investigador principal del estudio.
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 100 kilómetros de profundidad, según el estudio publicado el 16 de octubre en el Planetary Science Journal, y estaba oculto debajo de una corteza helada de no más de 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 por 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 causado ciertas grietas reveladoras en la superficie, que no están allí.
Esto sugiere que Miranda todavía se está enfriando y que 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.