NASA gaat op zoek naar ondergrondse oceanen in de manen van Uranus
Verschillende van de ijsmanen in de Jupiter- en Saturnus-systemen lijken interne vloeibare wateroceanen te hebben. Onze kennis van de manen van Uranus is beperkter maar een toekomstige verkenning van het Uranus-systeem heeft het potentieel om ondergrondse oceanen te detecteren.
Om dit te plannen is inzicht nodig in hoe de interne structuren van de manen – met en zonder oceanen – zich verhouden tot waarneembare hoeveelheden. Nieuw onderzoek van het University of Texas Institute for Geophysics en de University of California Santa Cruz toont aan dat bepaalde aspecten van hun rotatietoestanden diagnostisch kunnen zijn voor de aanwezigheid of afwezigheid van interne vloeibare wateroceanen binnen verschillende van de manen van Uranus – zoals Miranda, Ariël en Umbriël – en dat het combineren hiervan met metingen van het zwaartekrachtveld uitgebreide beperkingen zou kunnen bieden aan de interne structuren en geschiedenissen van de manen van Uranus.
Toen de Voyager 2 van de NASA in 1986 langs Uranus vloog maakte deze korrelige foto’s van grote, met ijs bedekte manen.
Nu heeft NASA het plan opgevat om een andere ruimtesonde naar Uranus te sturen en deze keer is die toegerust om te onderzoeken of die ijsmanen ondergrondse oceanen hebben.
De missie bevindt zich nog in een vroeg stadium van planning, maar planeetonderzoekers bereiden zich erop voor door een nieuw computermodel te bouwen dat kan worden gebruikt om oceanen onder het ijs te detecteren met alleen camera’s van de ruimtesonde.
Hun computermodel werkt door kleine oscillaties – of wiebelingen – te analyseren in de manier waarop een maan draait terwijl deze om zijn moederplaneet draait.
Van daaruit kan men berekenen hoeveel water, ijs en gesteente er binnenin zit. Minder wiebelen betekent da teen maan grotendeels vast is, terwijl een grote wiebel betekent dat het ijzige oppervlak drijft op een oceaan van vloeibaar water.
In combinatie met zwaartekrachtgegevens berekent het model de diepte van de oceaan en de dikte van het bovenliggende ijs.
Als blijkt dat de manen van Uranus binnen-oceanen hebben, zou dat kunnen betekenen dat er in ons Melkwegstelsel enorme aantallen potentieel levende planeten zijn, aldus de onderzoekers.
Het ontdekken van vloeibare wateroceanen in de manen van Uranus zou de denkwijze over de reeks mogelijkheden voor waar leven zou kunnen bestaan, veranderen.
Alle grote manen in het zonnestelsel, inclusief de manen van Uranus, draaien in een getijden gebonden rotatie om hun planeet. Dit betekent dat de zwaartekracht hun rotatie heeft aangepast zodat dezelfde kant altijd naar hun moederplaneet is gericht terwijl ze in een baan om de Zon draaien.
Dit betekent echter niet dat hun rotatie volledig vastligt. Alle getijden gebonden manen oscilleren heen en weer terwijl ze in een baan om hun planeet draaien.
Het bepalen van de mate van wiebeling is cruciaal om te weten of de manen van Uranus oceanen bevatten en zo ja, hoe groot ze zouden kunnen zijn.
Manen met een vleibare wateroceaan die aan de binnenkant klotst zullen meer wiebelen dan welke helemaal vast zijn. Echter, zelfs de grootste oceanen zullen slechts een lichte wiebeling genereren: de rotatie van een maan kan slechts een enkele tientallen meter afwijken terwijl deze door zijn baan reist.
Dat is nog steeds genoeg voor passerende ruimtesondes om te detecteren. De techniek werd eerder gebruikt om te bevestigen dat de maan Enceladus van Saturnus een ondergrondse oceaan heeft.
Om erachter te komen of dezelfde techniek ook zou werken bij Uranus voerden de onderzoekers theoretische berekeningen uit voor 5 van zijn manen en dit leverde een reeks plausibele scenario’s op.
Om kleinere oceanen te detecteren moet een ruimtesonde dichterbij komen of extra krachtige camera’s meenemen.
De volgende stap is om het model uit te breiden met metingen door andere instrumenten om te zien hoe ze het beeld van de binnenkant van de manen verbeteren, aldus de onderzoekers.
Het onderzoek is in het tijdschrift Geophysical Journal Letters gepubliceerd.
Artikel: D.J. Hemingway & F. Nimmo. 2024. Looking for Subsurface Oceans within the Moons of Uranus Using Librations and Gravity. Geophysical Research Letters 51 (18): e2024GL110409; doi: 10.1029/2024GL110409
Eerste publicatie: 27 november 2024
Bron: sci-news, universiteit van Texas
