Desde el paso de la Voyager 2 en 1986, los científicos han especulado sobre el potencial de Miranda como un “mundo oceánico”. Podría albergar un océano oculto bajo su corteza helada. Tal hallazgo no sería del todo sorprendente, ya que se ha demostrado que lunas como Europa y Ganímedes poseen agua líquida debajo de superficies congeladas. Pero, hasta hace poco, confirmar la existencia de un océano en Miranda estaba fuera de alcance. Un nuevo estudio ha tomado medidas para hacer precisamente eso.
Utilizando mapas geológicos y modelos de estrés, los investigadores calcularon la capa de hielo de Miranda y los posibles espesores del océano. Sus hallazgos indican que la corteza de Miranda podría ser tan delgada como 30 km, con un océano subsuperficial que se extiende a profundidades de hasta 100 km, un descubrimiento que sorprendió al equipo. “Ese resultado fue una gran sorpresa”, señalaron los investigadores.
Una geología extraña
Miranda es la más pequeña de las cinco lunas redondas de Urano, pero tiene una superficie excepcionalmente compleja. Se define por una intensa actividad tectónica y una topografía variada. De hecho, incluye algunas de las formas de relieve más inusuales del Sistema Solar. Entre las características más notables se encuentran tres coronas distintas: Arden, Elsinore e Inverness, regiones de forma ovalada creadas por afloramientos de material más cálido desde abajo.
Cada una de estas vastas regiones poligonales presenta características únicas. La corona Arden, por ejemplo, consta de surcos concéntricos que parecen ser el resultado de fallas normales, mientras que las crestas paralelas de la corona Elsinore indican plegamiento tectónico y fallas de empuje. En conjunto, estas características apuntan a un pasado geológico dinámico, con procesos como el estiramiento y la compresión tectónicos que dieron forma a la superficie de la luna.
Caleb Strom, un estudiante de posgrado de la Universidad de Dakota del Norte, revisó las imágenes recopiladas por la Voyager 2 en 1986. Con sus colegas, cartografió el hemisferio sur de Miranda y examinó las características geológicas en detalle. Las coronas parecen ser relativamente jóvenes geológicamente, posiblemente el resultado de un evento de resurgimiento en los últimos 100 a 500 millones de años.
Luego intentaron proponer un modelo que satisficiera las características observadas. Simularon las diversas fuerzas que actúan sobre Miranda (como la tensión de marea) y los procesos geológicos, y finalmente dedujeron que Miranda probablemente tuvo una capa de hielo delgada y un océano subterráneo espeso en algún momento de su pasado.
Un hallazgo sorprendente
Los resultados sugieren un escenario probable en el que la corteza de Miranda era lo suficientemente delgada como para permitir una flexión significativa por mareas. Esta flexión se habría amplificado si la órbita de Miranda experimentara cambios en la oblicuidad o la excentricidad. En estas condiciones, una capa de hielo de alrededor de 30 km de espesor, combinada con un océano subterráneo más profundo, podría haber producido la tensión necesaria para la fractura frágil y la deformación tectónica en la superficie.
El modelo implica que Miranda puede haber albergado alguna vez un océano de hasta 100 km de espesor. Tal característica lo categorizaría como un “mundo oceánico” junto con otras lunas heladas como Encélado y Europa.
“Encontrar evidencia de un océano dentro de un objeto pequeño como Miranda es increíblemente sorprendente”, dijo Tom Nordheim, científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y coautor del estudio publicado en The Planetary Science Journal.
Esto ayuda a reforzar la idea de que algunas de estas lunas de Urano pueden ser realmente interesantes. 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.
¿Cómo puede un cuerpo tan frío tener un océano líquido?
Puede resultar sorprendente para la mayoría de las personas que varias lunas congeladas en nuestro sistema solar contengan agua líquida. De hecho, las lunas congeladas son los lugares más probables para albergar vida extraterrestre en nuestro sistema solar.
Las lunas congeladas como Miranda pueden sostener océanos subterráneos debido a una combinación de calentamiento por mareas y capas de hielo aislantes. Aunque las temperaturas superficiales de estas lunas lejanas están muy por debajo del punto de congelación, la atracción gravitatoria de un planeta anfitrión de gran tamaño, como Urano, ejerce una fuerza de compresión y estiramiento en el interior de la luna durante su órbita. Esta flexión de marea crea calor por fricción dentro de la capa helada de la luna. Este efecto se intensifica si la luna tiene una órbita ligeramente excéntrica (elíptica) o una inclinación axial.
El calor puede ser suficiente para mantener el agua debajo de la superficie en estado líquido. Además, la gruesa capa exterior de hielo actúa como una manta aislante, atrapando este calor generado internamente y evitando que el océano se congele. Además, los compuestos químicos como las sales o el amoníaco en el agua pueden reducir aún más el punto de congelación, lo que permite que persista un océano líquido incluso en el frío sistema solar exterior.
No se predijo que Miranda tuviera un océano, pero tampoco lo estaban los cuerpos como Encélado. Se pensaba que Miranda era demasiado pequeña e inactiva, pero como sugiere este nuevo estudio, puede ser un lugar más interesante de lo que pensábamos.
La pequeña luna y el océano
La clave para crear este océano fueron las fuerzas de marea entre Miranda y las lunas cercanas. No se trata sólo de la atracción gravitatoria, sino también de algo llamado resonancia orbital. En esta configuración, el período de cada luna alrededor de un planeta es un entero exacto de los períodos de las otras. Las lunas de Júpiter, por ejemplo, tienen una resonancia de 2:1. Por cada dos órbitas que hace Ío alrededor de Júpiter, Europa hace exactamente una, lo que amplifica las fuerzas de marea que pueden sostener un océano líquido debajo de la superficie de Europa.
Los modelos numéricos sugirieron que, en algún momento, Miranda estuvo en resonancia con algunas de sus lunas cercanas. Pero, más tarde, esta resonancia orbital comenzó a desincronizarse y el interior de la luna se enfrió y se solidificó. Pero los investigadores creen que no se ha solidificado por completo. Si lo hubiera hecho, se habría expandido y creado más grietas de las que son visibles en la superficie.
Sin embargo, todo esto sugiere que Miranda puede tener un océano debajo de su superficie. Por ahora, sin embargo, no tenemos los datos para confirmarlo por completo.
“No sabremos con certeza si tiene un océano hasta que regresemos y recopilemos más datos”, dijo Nordheim. “Estamos exprimiendo lo último que podemos 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”.
Referencia de la revista: Caleb Strom et al, Constraining Ocean and Ice Shell Thickness on Miranda from Surface Geological Structures and Stress Modeling, The Planetary Science Journal (2024). DOI: 10.3847/PSJ/ad77d7.
Fuente: ZME Science.
