Uranüs’ün Dört Büyük Uydusunda Geniş, Gizli Okyanuslar Keşfedildi

Çalışma, yeni modellemeye dayanıyor ve okyanusların güneş sistemimizde olası olmayan yerlerde nasıl var olabileceğini araştırıyor.

Yeni bilgisayar modellemesi ve Voyager verilerinin yeniden analizi, dördünün UranüsEn büyük uydular muhtemelen çekirdekleri ve buzlu kabukları arasında okyanus katmanlarına sahiptir. Ayların mantolarındaki yalıtım ve potansiyel ısı kaynakları, okyanus sıcaklığının korunmasına katkıda bulunabilirken, okyanuslarında klorür, amonyak ve tuzlar gibi antifriz maddeler muhtemelen bol miktarda bulunur.

Verilerin yeniden analizi NASAVoyager uzay aracı, yeni bilgisayar modellemesiyle birlikte, NASA bilim adamlarının Uranüs’ün en büyük dört uydusunun muhtemelen çekirdekleri ve buzlu kabukları arasında bir okyanus katmanı içerdiği sonucuna varmasına yol açtı. Çalışmaları, beş büyük ayın hepsinin iç yapısının ve yapısının evrimini detaylandıran ilk çalışmadır: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon ve Miranda. Çalışma, aylardan dördünün onlarca mil derinliğinde olabilecek okyanusları barındırdığını gösteriyor.

Toplamda, en azından 27 ay en büyük dördü 720 mil (1.160 kilometre) genişliğindeki Ariel’den 980 mil (1.580 kilometre) çapındaki Titania’ya kadar uzanan Uranüs’ü daire içine alın. Bilim adamları uzun zamandır Titania’nın, boyutu göz önüne alındığında, radyoaktif bozunmanın neden olduğu iç ısıyı koruyacağını düşündüler. Diğer uydular daha önce, özellikle Uranüs’ün yerçekiminin yarattığı ısınma yalnızca küçük bir ısı kaynağı olduğu için, bir iç okyanusun donmasını önlemek için gerekli ısıyı muhafaza edemeyecek kadar küçük kabul edilmişti.

Ulusal Akademilerin 2023 Gezegen Bilimi ve Astrobiyoloji Decadal Araştırması, Uranüs’ü keşfetmeye öncelik verdi. Böyle bir göreve hazırlanırken, gezegen bilimcileri, gizemli Uranüs sistemi hakkındaki bilgilerini desteklemek için buz devine odaklanıyorlar. kategorisinde yayınlandı Jeofizik Araştırma Dergisi: GezegenlerNASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı’ndan baş yazar Julie Castillo-Rogez, yeni çalışmanın gelecekteki bir görevin ayları nasıl araştırabileceği konusunda bilgi verebilir, ancak makalenin Uranüs’ün ötesine geçen çıkarımları da olduğunu söyledi.

Yeni modelleme, Uranüs’ün dört büyük uydusunda muhtemelen bir okyanus tabakası olduğunu gösteriyor: Ariel, Umbriel, Titania ve Oberon. Tuzlu – veya tuzlu – okyanuslar buzun altında ve su açısından zengin kaya ve kuru kaya katmanlarının üzerinde bulunur. Miranda, bir okyanus tabakası için yeterli ısıyı muhafaza edemeyecek kadar küçüktür.
Kredi: NASA/JPL-Caltech

“Küçük cisimler söz konusu olduğunda – cüce gezegenler ve uydular – gezegen bilimcileri daha önce, cüce gezegenler Ceres ve dahil olmak üzere pek çok olası olmayan yerde okyanuslara dair kanıtlar bulmuşlardı. PlütonVe SatürnAy Mimas,” dedi. “Dolayısıyla, tam olarak anlamadığımız mekanizmalar işliyor. Bu makale, bunların ne olabileceğini ve güneş sistemindeki su açısından zengin olabilecek ancak sınırlı iç ısıya sahip olabilecek birçok cisimle nasıl ilgili olduklarını araştırıyor.

Çalışma, NASA’nın Voyager 2’sinden elde edilen bulguları yeniden gözden geçirdi 1980’lerde Uranüs’ün uçuşları ve yer tabanlı gözlemlerden. Yazarlar, NASA’nın Galileo’sundan elde edilen ek bulgularla aşılanmış bilgisayar modelleri oluşturdular. cassiniŞafak ve Yeni Ufuklar (her biri okyanus dünyalarını keşfetti), Satürn’ün uydusu Enceladus, Pluto ve onun uydusu Charon ve Ceres’in kimyası ve jeolojisi hakkında içgörüler dahil – Uranüs uyduları ile aynı büyüklükteki tüm buzlu cisimler.

Altında ve Üstünde Ne Var

Araştırmacılar, Uranüs uydularının yüzeylerinin ne kadar gözenekli olduğunu ölçmek için bu modellemeyi kullandılar ve muhtemelen bir okyanusa ev sahipliği yapmak için gerekli olan iç ısıyı tutacak kadar yalıtılmış olduklarını keşfettiler. Ek olarak, uyduların sıcak sıvı salan ve okyanusun sıcak bir ortamı korumasına yardımcı olabilecek kayalık mantolarında potansiyel bir ısı kaynağı olabilecek şeyleri buldular – bu, özellikle okyanusların bile olabileceği Titania ve Oberon için olası bir senaryo. yaşanabilirliği potansiyel olarak destekleyecek kadar sıcak olmalıdır.

Bilim adamları, okyanusların bileşimini araştırarak, altındaki maddelerin jeolojik aktivite tarafından aşağıdan yukarı itilip itilmediğine bağlı olarak, ayların buzlu yüzeylerinde de bulunabilecek malzemeleri öğrenebilirler. Orada teleskoplardan elde edilen kanıtlar uydulardan en az birinin, Ariel’in, nispeten yakın zamanda, muhtemelen buzlu volkanlardan yüzeyine akan malzemeye sahip olduğu.

Aslında, en içteki ve en büyük beşinci uydu olan Miranda, yakın zamanda ortaya çıkmış gibi görünen yüzey özelliklerine de ev sahipliği yapıyor; Son termal modelleme, Miranda’nın suyu uzun süre barındırmasının pek mümkün olmadığını ortaya çıkardı: Isıyı çok hızlı kaybediyor ve muhtemelen şu anda donmuş durumda.

Ancak bir uydunun yeraltı okyanusuna katkıda bulunan tek faktör iç ısı olmayacaktır. Çalışmadaki önemli bir bulgu, buzlu devin en büyük uydularının okyanuslarında amonyağın yanı sıra klorürlerin de bol miktarda bulunduğunu gösteriyor. Amonyakın antifriz görevi gördüğü uzun zamandır bilinmektedir. Ek olarak modelleme, suda bulunması muhtemel tuzların, vücudun iç okyanuslarını koruyan başka bir antifriz kaynağı olacağını öne sürüyor.

Elbette Uranüs’ün büyük uyduları hakkında hala birçok soru olduğunu söyleyen Castillo-Rogez, daha yapılacak çok iş olduğunu da sözlerine ekledi: “Ayların kökenine ilişkin farklı varsayımlar için yeni modeller geliştirmemiz gerekiyor. gelecekteki gözlemler için planlamaya rehberlik etmek için.”

Bu uyduların altında ve yüzeylerinde nelerin yattığını araştırmak, bilim insanlarının ve mühendislerin onları araştırmak için en iyi bilim araçlarını seçmelerine yardımcı olacaktır. Örneğin, amonyak ve klorürlerin mevcut olabileceğini belirlemek, bileşikleri yansıyan ışıklarıyla tespit eden spektrometrelerin her iki bileşik türünü de kapsayan bir dalga boyu aralığı kullanması gerektiği anlamına gelir.

Aynı şekilde, bu bilgiyi derin iç sıvıyı araştırabilen aletler tasarlamak için kullanabilirler. Galileo misyon bilim adamlarının yaptığı gibi, bir ayın manyetik alanına katkıda bulunan elektrik akımlarını aramak, genellikle derin bir okyanus bulmanın en iyi yoludur. Jüpiteruydusu Europa. Bununla birlikte, Ariel ve Umbriel gibi uyduların iç okyanuslarındaki soğuk su, okyanusların bu elektrik akımlarını taşımasını zorlaştırabilir ve altında ne olduğunu bulmaya çalışan bilim adamları için yeni bir tür zorluk oluşturabilir.

Referans: “Compositions and Interior Structures of the Large Moons of Uranüs and Implications for Future Spacecraft Observations”, yazan Julie Castillo-Rogez, Benjamin Weiss, Chloe Beddingfield, John Biersteker, Richard Cartwright, Allison Goode, Mohit Melwani Daswani ve Marc Neveu, 14 Aralık 2022, Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler.
DOI: 10.1029/2022JE007432