Urano, el bicho raro turquesa inclinado del sistema solar, puede haberse unido a las filas de Júpiter, Saturno y Neptuno como anfitrión de al menos una luna helada que bombea moléculas a su sistema planetario.

en nuevo estudio Dirigidos por el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland, los investigadores volvieron a analizar datos de partículas energéticas y campos magnéticos de casi 40 años de antigüedad capturados por la nave espacial Voyager 2 de la NASA, la única nave espacial hasta la fecha que ha ido a Urano. Sus resultados, que fueron aceptados recientemente para su publicación en la revista Geophysical Research Letters, indican 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 están arrojando material activamente, quizás a través de penachos.

Simulación del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1986 sobre el planeta Urano. La complejidad y dinámica de la magnetosfera de Urán se ilustra por el contraste en la composición magnética entre las órbitas interna (roja) y externa (azul). Las líneas de campo magnético dipolar se muestran en capas en L de 2, 4, 6 y 8 para cada configuración.

El equipo presentó sus hallazgos en la Conferencia anual de Ciencias Lunar y Planetaria el 16 de marzo.

“No es raro que las mediciones de partículas energéticas sean innovadoras para el descubrimiento de mundos oceánicos”, dijo Ian Cohen, astrónomo de APL y autor principal del nuevo estudio.

Por ejemplo, los datos de partículas y campos magnéticos proporcionaron algunos de los primeros indicios que llevaron a la identificación inequívoca de dos lunas circumpolares en el sistema solar, Europa de Júpiter y Encelado de Saturno. Esos datos proporcionaron la primera evidencia convincente de que Europa y Encelado eran fuentes de partículas y plasma, probablemente originadas en océanos líquidos salados debajo de sus superficies heladas.

“Demostramos este caso hace unos años que las mediciones de partículas energéticas y el campo electromagnético son importantes no solo para comprender el entorno espacial sino también para contribuir a una ciencia planetaria más amplia”, dijo Cohen. “Resulta que este puede ser el caso de los datos que son más antiguos que yo. Simplemente demuestra lo importante que es entrar en un sistema y explorarlo de primera mano”.

Rompecabezas de partículas

El impulso creciente de la misión de retorno de Urano-Neptuno ha estimulado a muchos equipos de investigación a sumergirse en los datos de sobrevuelo antiguos, lo que a veces conduce a nuevos descubrimientos. Y eso influyó en un panel de científicos planetarios la primavera pasada para recomendar la misión principal de $ 4.2 mil millones a Urano como la próxima misión planetaria importante de la NASA durante la próxima década, cuyos beneficios fueron descritos recientemente por Cathy Mandt de APL en Science.

Cohen y sus colegas impulsaron este impulso volviendo a los datos de partículas del instrumento de partículas cargadas de baja energía (LECP) basado en APL en la Voyager 2, y encontraron algo extraño: un grupo atrapado de partículas energéticas que la nave espacial había observado cuando partió. . Urano.

“Lo interesante es que estas partículas estaban confinadas muy cerca del ecuador magnético de Urano”, dijo Cohen. Normalmente, explicó, las ondas magnéticas dentro del sistema harían que se propagaran a latitudes, pero estas partículas eran todas estrechas cerca del ecuador entre las lunas Ariel y Miranda.

Los científicos atribuyeron originalmente estas características a la Voyager 2, que pudo haber volado a través de una corriente de plasma “inyectada” desde la cola lejana de la magnetosfera del planeta. Cohen dijo que la interpretación es incorrecta. “Las inyecciones suelen tener una dispersión de partículas mucho más amplia que la observada”.

Me he vuelto un poco criminal. Usando modelos físicos simples y basándose en casi 40 años de conocimiento desde entonces, el equipo intentó recrear las observaciones de la Voyager 2. Determinaron que una verdadera explicación debe involucrar tanto una fuente fuerte y estable de partículas como un mecanismo específico para activarlas. Después de considerar varias posibilidades, concluyen que lo más probable es que las partículas provengan de una luna cercana.

El equipo sospecha que las partículas se originan en Ariel y/o Miranda, ya sea a través de una columna de vapor similar a la que se ve en Enceladus o mediante rociado, un proceso en el que partículas de alta energía chocan con una superficie y lanzan otras partículas al espacio. “En este momento está en algún lugar entre 50 y 50, ya sea uno u otro”, dijo Cohen.

El análisis de densidad de área de la nueva fase indica claramente la fuente de iones activos en la región entre Miranda y Ariel. (a) Campo magnético observado del magnetómetro Voyager 2 [34]. (b) El dipolo-L se calculó utilizando el modelo de desplazamiento de dipolo de inclinación de (Ness et al., 1986). (c) Flujo de iones observado con el instrumento LECP (Krimigis et al., 1977). (D) Perfiles PSD calculados determinados usando observaciones LECP y MAG contra el tiempo para varios valores fijos de la primera constante adiabática (). Los mínimos que rodean a las lunas Miranda y Ariel se deben a pérdidas de partículas energéticas por interacciones con las lunas (p. ej., Paonessa & Cheng, 1987). Sin embargo, el máximo muy pronunciado entre Miranda y Ariel en L ~ 7 indica claramente una fuente de iones activos en esta región.

Independientemente, el modelo indica que el mecanismo de activación será el mismo: un flujo constante de partículas fluye desde las lunas hacia el espacio, donde crean ondas electromagnéticas. Estas ondas aceleran una pequeña fracción de partículas a energías que LECP puede detectar. El equipo cree que este proceso evitó que las partículas que vio LECP quedaran atrapadas.

Sin embargo, con solo una observación del área y sin datos sobre la composición del plasma o mediciones de la gama completa de ondas electromagnéticas dentro de él, Cohen notó que no había 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 sucesos geológicos, incluidas posibles erupciones volcánicas de agua que se congeló en la superficie.

“Los datos son consistentes con el potencial muy emocionante de una luna oceánica activa”, dijo Cohen. “Siempre podemos hacer modelos más extensos, pero hasta que obtengamos nuevos datos, el resultado siempre será limitado”.

Una increíble fuente local de iones activos inorte Magnetosfera de Urano 1 entre Miranda y ArielCartas de investigación geofísica a través de ESS Open Archive (acceso abierto)

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