El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha realizado un descubrimiento innovador que podría cambiar nuestra comprensión del sistema solar. Utilizando sus avanzados instrumentos, los astrónomos han encontrado evidencia que sugiere que Ariel, una de las lunas de Urano, podría albergar un océano oculto bajo su superficie helada.
Ariel: Un Enigma de Urano
Ariel, descubierta por William Lassell en 1851, es la cuarta luna más grande de Urano. Ha intrigado a los científicos durante décadas debido a sus características geológicas únicas y la presencia de hielo de dióxido de carbono en su superficie. Situada a aproximadamente 2.9 mil millones de kilómetros de la Tierra, Ariel es un mundo distante y misterioso que ahora está revelando nuevos secretos gracias al JWST.
La Investigación de Cartwright y el Equipo del APL
El descubrimiento fue realizado por un equipo liderado por Richard Cartwright del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (APL). Utilizaron el JWST para analizar los espectros de luz de Ariel, lo que reveló la composición química de su superficie. Los datos mostraron que Ariel posee algunos de los depósitos de dióxido de carbono más ricos del sistema solar, lo cual es desconcertante porque, a la distancia de Urano del Sol, el dióxido de carbono debería convertirse en gas y escapar al espacio.
Hipótesis del Origen del Dióxido de Carbono
Una teoría es que el dióxido de carbono es producido por interacciones entre la superficie de Ariel y las partículas cargadas atrapadas en la magnetosfera de Urano. Este proceso, conocido como radiolisis, implica que la radiación ionizante descompone las moléculas y deja dióxido de carbono. Sin embargo, la nueva evidencia del JWST sugiere que la fuente del dióxido de carbono podría ser interna, posiblemente de un océano subsuperficial.
La presencia de un océano oculto en Ariel podría explicar la reposición continua de dióxido de carbono. Si hay agua líquida debajo de la superficie, podría interactuar con el núcleo rocoso de la luna, produciendo dióxido de carbono y otros compuestos que eventualmente llegan a la superficie. Esta teoría se ve respaldada por la detección de monóxido de carbono en Ariel, que no debería ser estable a las temperaturas superficiales de la luna. El monóxido de carbono necesitaría ser repuesto activamente, lo que indica procesos geológicos en curso.
Significado del Descubrimiento
El descubrimiento de un posible océano subsuperficial en Ariel es significativo porque se suma a la creciente lista de lunas en el sistema solar que podrían albergar agua líquida. Otros ejemplos incluyen Europa y Encélado, lunas de Júpiter y Saturno, respectivamente. Estas lunas son considerados objetivos primarios en la búsqueda de vida extraterrestre, ya que el agua líquida es esencial para la vida tal como la conocemos.
La Importancia del JWST
Los hallazgos del JWST han abierto nuevas avenidas para la investigación y exploración. Futuras misiones a Urano y sus lunas podrían proporcionar información más detallada sobre el océano subsuperficial de Ariel y su potencial para albergar vida. El descubrimiento también destaca la importancia de telescopios espaciales avanzados como el JWST en la expansión de nuestro conocimiento del sistema solar.
El Telescopio Espacial James Webb continúa revolucionando nuestra comprensión del espacio exterior. Su capacidad para observar objetos distantes con una claridad sin precedentes ya ha llevado a numerosos descubrimientos, y su trabajo está lejos de terminar. A medida que los científicos continúan analizando los datos del JWST, podemos esperar más revelaciones emocionantes sobre los misterios de nuestro sistema solar y más allá.
Detalles Técnicos del Descubrimiento
La superficie de Ariel está cubierta con una cantidad significativa de hielo de dióxido de carbono, especialmente en su «hemisferio posterior» que siempre mira en dirección opuesta a la órbita de la luna. Este hecho es sorprendente porque, incluso en los fríos alcances del sistema uraniano, el dióxido de carbono se convierte en gas y se pierde en el espacio.
Los científicos han teorizado que algo está suministrando dióxido de carbono a la superficie de Ariel. Algunos favorecen la idea de que las interacciones entre la superficie de la luna y las partículas cargadas en la magnetosfera de Urano crean dióxido de carbono a través de un proceso llamado radiolisis, en el cual la radiación ionizante descompone las moléculas.
Sin embargo, un nuevo estudio publicado el 24 de julio en The Astrophysical Journal Letters inclina la balanza a favor de una teoría alternativa: que el dióxido de carbono y otras moléculas están emergiendo desde el interior de Ariel, posiblemente desde un océano líquido subsuperficial.
Análisis Espectral del JWST
Usando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para recolectar espectros químicos de la luna y luego comparándolos con espectros de mezclas químicas simuladas en el laboratorio, un equipo de investigación liderado por Richard Cartwright del APL en Laurel, Maryland, encontró que Ariel tiene algunos de los depósitos de dióxido de carbono más ricos del sistema solar, sumando un espesor estimado de 10 milímetros (0.4 pulgadas) o más en el hemisferio posterior de la luna.
Entre esos depósitos, se encontró otro hallazgo desconcertante: las primeras señales claras de monóxido de carbono.
«No debería estar ahí. Tienes que bajar a 30 Kelvin [menos 405 grados Fahrenheit] antes de que el monóxido de carbono sea estable», dijo Cartwright. La temperatura superficial de Ariel, mientras tanto, promedia alrededor de 65 grados Fahrenheit más cálida. «El monóxido de carbono tendría que ser repuesto activamente, sin duda».
La radiolisis podría seguir siendo responsable de parte de esa reposición, añadió. Los experimentos de laboratorio han demostrado que el bombardeo de radiación en el hielo de agua mezclado con material rico en carbono puede producir tanto dióxido de carbono como monóxido de carbono. Así, la radiolisis puede proporcionar una fuente de reposición y explicar la abundancia rica de ambas moléculas en el hemisferio posterior de Ariel.
Interrogantes Persistentes
Sin embargo, quedan muchas preguntas sobre la magnetosfera uraniana y el alcance de sus interacciones con las lunas del planeta. Incluso durante el sobrevuelo de Urano por la Voyager 2 hace casi 40 años, los científicos sospechaban que esas interacciones podrían ser limitadas porque el eje del campo magnético de Urano y el plano orbital de sus lunas están desfasados en unos 58 grados. Los modelos recientes han apoyado esa predicción.
En cambio, la mayor parte de los óxidos de carbono pueden provenir de procesos químicos que ocurrieron (o aún están ocurriendo) en un océano de agua bajo la superficie helada de Ariel, escapando ya sea a través de grietas en el exterior helado de la luna o posiblemente incluso a través de penachos eruptivos.
Las observaciones espectrales también sugieren que la superficie de Ariel puede albergar minerales carbonatos, sales que solo pueden formarse a través de la interacción del agua líquida con rocas.
«Si nuestra interpretación de esa característica de carbonato es correcta, entonces ese es un resultado bastante grande porque significa que tuvo que formarse en el interior», explicó Cartwright. «Eso es algo que absolutamente necesitamos confirmar, ya sea a través de futuras observaciones, modelado o alguna combinación de técnicas».
Con la superficie de Ariel cubierta de cañones tipo hendidura, surcos entrecruzados y manchas suaves que se cree que son de derrames criovolcánicos, los investigadores ya sospechaban que la luna era o aún puede ser activa.
Un estudio de 2023 liderado por Ian Cohen del APL incluso sugirió que Ariel y/o su luna hermana Miranda podrían estar emitiendo material en la magnetosfera de Urano, posiblemente incluso a través de penachos.
«Todos estos nuevos conocimientos subrayan lo interesante que es el sistema uraniano», dijo Cohen. «Ya sea para desbloquear las claves de cómo se formó el sistema solar, entender mejor la compleja magnetosfera del planeta o determinar si estas lunas son mundos oceánicos potenciales, muchos de nosotros en la comunidad de ciencias planetarias estamos realmente ansiosos por una futura misión para explorar Urano».
En 2023, a través de su encuesta decenal de Ciencias Planetarias y Astrobiología, la comunidad científica planetaria priorizó la primera misión dedicada a Urano, lo que elevó las esperanzas de que un viaje científico al gigante de hielo turquesa esté en el horizonte.
Cartwright ve esto como una oportunidad para recopilar datos valiosos sobre los gigantes de hielo del sistema solar y sus lunas potencialmente portadoras de océanos, ambos con aplicaciones para los mundos que se están descubriendo en otros sistemas estelares.
Pero también es una oportunidad para finalmente recibir respuestas concretas que solo son posibles estando en el sistema. Por ejemplo, la mayoría de los surcos observados en Ariel, sospechosos de ser aberturas a su interior, están en su lado posterior. Si el dióxido de carbono y el monóxido de carbono están filtrándose a través de esos surcos, podría proporcionar una explicación alternativa de por qué son tan abundantes en el lado posterior de Ariel.
«Es un poco arriesgado porque simplemente no hemos visto mucho de la luna», dijo Cartwright. «Necesitamos ver el hemisferio posterior. Necesitamos obtener una buena visión global de la superficie de Ariel. Simplemente no lo tenemos ahora, y la falta de información puede llevarnos a algunas conclusiones incorrectas. Por eso realmente necesitamos esa misión».
Las señales espectrales de Ariel fueron las más recientes obtenidas por la comunidad planetaria utilizando el JWST para aprender más sobre los objetos en nuestro sistema solar.
