Volgens Webb mogelijk ook ondergrondse oceaan op Ariël

Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope ontdekt dat Ariël, een maan van Uranus, mogelijk een ondergrondse oceaan heeft.

De ontdekking zou een antwoord kunnen bieden op een mysterie rondom deze maan dat wetenschappers verbaast: het feit dat Ariël bedekt is met een aanzienlijke hoeveelheid koolstofdioxide-ijs. Dit is verwarrend omdat op de afstand van Uranus en zijn manen, 20 keer verder van de Zon dan de Aarde, koolstofdioxide verandert in gas en verloren gaat in de ruimte. Dit betekent dat een proces dat de koolstofdioxide op het oppervlak van Ariël moet verversen.

Eerdere theorieën hebben gesuggereerd dat dit gebeurt als gevolg van interacties tussen het oppervlak van Ariël en geladen deeltjes die gevangen zitten in de magnetosfeer van Uranus die ioniserende straling leveren, moleculen afbreken en koolstofdioxide achterlaten, een proces dat “radiolyse” wordt genoemd.

Nieuw bewijs van de JWST suggereert echter dat de bron van deze koolstofdioxide niet van buiten Ariël zou kunnen komen maar van binnenuit, mogelijk een ondergrondse oceaan.

Omdat chemische elementen en moleculen licht absorberen en uitzenden op karakteristieke golflengtes laten ze individuele “vingerafdrukken” achter op spectra. Het team achter deze ontdekking gebruikte de JWST om spectra van licht van Ariël te verzamelen, wat hen hielp een beeld te schetsen van de chemische samenstelling van de maan.

Door dit te vergelijken met gesimuleerde spectra van een chemische mix in het laboratorium hier op Aarde, ontdekte het team dat Ariël een van de meest koolstofdioxide-rijke afzettingen in het zonnestelsel heeft. Dit voegde niet alleen 10 mm extra dikte toe aan het ijs aan de kant van de getijdengebonden Ariël die permanent van Uranus is afgericht, maar onthulde ook voor het eerst duidelijke afzettingen van koolstofmonoxide.

Volgens Richard Cartwright, onderzoeksleider van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory zou het er gewoon niet moeten zijn. Je moet naar 30 Kelvin voordat koolmonoxide stabiel is. Het koolmonoxide zou actief aangevuld moeten worden, dat staat vast.

Dat komt omdat de oppervlaktetemperatuur van Ariël gemiddeld ongeveer 19 °C warmer is dan deze sleuteltemperatuur.

Cartwright erkent dat radiolyse een deel van deze aanvulling zou kunnen verklaren. Echter, waarnemingen van de Voyager 2 scheervlucht langs Uranus en in manen in 1986 en andere recente bevindingen hebben gesuggereerd dat de interacties achter radiolyse beperkt zouden kunnen zijn omdat de magnetische velden van Uranus en het baanvlak van zijn manen ongeveer 58° van elkaar af staan.

Dat betekent dat de meerderheid van de koolstof/zuurstofverbindingen die op het oppervlak van Ariël te zien zijn, gecreëerd kunnen zijn door chemische processen in een vloeibare oceaan die onder het ijs van Ariël gevangen zit.

Koele klant Ariël heeft mogelijk een vulkanisch temperament

Deze koolstofoxiden zouden, nadat ze in de sijpelende oceaan van Ariël zijn ontstaan, via scheuren in de ijzige schil van de maan van Uranus kunnen ontsnappen of zelfs explosief kunnen worden uitgestoten door krachtige eruptieve pluimen.

Wetenschappers vermoeden al enige tijd dat het gebarsten en gehavende oppervlak van Ariël kan wijzen op de aanwezigheid van actieve cryovulkanen, vulkanen die pluimen van ijskoude sneeuw uitstoten in plaats van lava. Deze pluimen zouden zo krachtig kunnen zijn dat ze materiaal in het magnetische veld van Uranus lanceren.

De meeste scheuren en groeven die op het oppervlak van Ariël te zien zijn, bevinden zich aan de kant van de maan die van Uranus af is gericht. Als koolstofdioxide en koolstofmonoxide uit deze structuren naar het oppervlak van de maan lekken zou dit kunnen verklaren waarom deze verbindingen in grotere hoeveelheden aan deze zijde van dit ijzige object worden aangetroffen.

De JWST vond ook meer chemisch bewijs van een ondergrondse oceaan van vloeibaar water. Spectraalanalyse wees op de aanwezigheid van carbonietmineralen, zouten die ontstaan wanneer gesteente vloeibaar water ontmoet en ermee in wisselwerking staat.

Als de interpretatie van de carbonietstructuur correct is, dan is dat een behoorlijk groot resultaat omdat het betekent dat het zich in het binnenste moet hebben gevormd. Dat is iets wat astronomen absoluut moeten bevestigen, hetzij door toekomstige waarnemingen, modellering of een combinatie van technieken.

Uranus en zijn manen zijn sinds Voyager 2, bijna 40 jaar geleden, niet meer door een ruimtesonde bezocht, en dit was niet eens de primaire missie van de ruimtesonde. In 2023 benadrukte het Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey van de NASA de noodzaak om prioriteit te geven aan een speciale missie naar Uranus en zijn manen.

Cartwright gelooft dat zo’n missie een kans zou bieden om waardevolle informatie te verzamelen over Uranus en Neptunus, de andere ijsreus van het zonnestelsel. Zo’n missie zou ook essentiële gegevens kunnen opleveren over andere potentieel oceaandragende manen van deze systemen. Deze informatie zou vervolgens kunnen worden toegepast op exoplaneten buiten ons zonnestelsel.

Al deze nieuwe inzichten benadrukken hoe aantrekkelijk het Uranussysteem is. Of het nu gaat om het ontdekken van de sleutels tot hoe het zonnestelsel is ontstaan, het beter begrijpen van de complexe magnetosfeer van de planeet, of het bepalen of deze manen potentiële oceaanwerelden zijn, veel astronomen kijken uit naar een toekomstige Uranusmissie.

Het onderzoek van het team werd op 24 juli in The Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.

Eerste publicatie: 27 juli 2024
Bron: Universetoday/space.com