Cuando la Voyager 2 de la NASA pasó cerca de Urano en 1986, capturó fotografías granuladas de grandes lunas cubiertas de hielo. Ahora, casi 40 años después, la NASA planea enviar otra nave espacial a Urano, esta vez equipada para ver si esas lunas heladas esconden océanos de agua líquida.
La misión aún se encuentra en una etapa inicial de planificación. Pero los investigadores del Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas (UTIG) se están preparando para ello construyendo un nuevo modelo informático que podría usarse para detectar océanos debajo del hielo usando solo las cámaras de la nave espacial.
La investigación es importante porque los científicos no saben qué método de detección de océanos funcionará mejor en Urano. Los científicos quieren saber si hay agua líquida allí porque es un ingrediente clave para la vida.
El nuevo modelo informático funciona analizando pequeñas oscilaciones (o bamboleos) en la forma en que gira una luna mientras orbita su planeta padre. A partir de ahí puede calcular cuánta agua, hielo y roca hay en su interior. Menos oscilación significa que una luna es mayoritariamente sólida, mientras que una gran oscilación significa que la superficie helada está flotando en un océano de agua líquida. Cuando se combina con datos de gravedad, el modelo calcula la profundidad del océano así como el espesor del hielo suprayacente.
Urano, junto con Neptuno, pertenece a una clase de planetas llamados gigantes de hielo. Los astrónomos han detectado más cuerpos gigantes de hielo fuera de nuestro sistema solar que cualquier otro tipo de exoplaneta. Si se descubre que las lunas de Urano tienen océanos interiores, eso podría significar que hay una gran cantidad de mundos potencialmente albergadores de vida en toda la galaxia, dijo el científico planetario de UTIG Doug Hemingway, quien desarrolló el modelo.
«Descubrir océanos de agua líquida dentro de las lunas de Urano transformaría nuestra forma de pensar sobre el rango de posibilidades de dónde podría existir vida», dijo.
La investigación de la UTIG, que fue publicada en la revista Cartas de investigación geofísicaayudará a los científicos e ingenieros de la misión a mejorar sus posibilidades de detectar océanos. UTIG es una unidad de investigación de la Escuela Jackson de Geociencias de la Universidad de Texas en Austin.
Todas las grandes lunas del sistema solar, incluida Urano, están bloqueadas por mareas. Esto significa que la gravedad ha igualado su giro de modo que el mismo lado siempre mira hacia su planeta padre mientras orbitan. Sin embargo, esto no significa que su giro sea completamente fijo, y todas las lunas bloqueadas por mareas oscilan hacia adelante y hacia atrás mientras orbitan. Determinar el alcance de las oscilaciones será clave para saber si las lunas de Urano contienen océanos y, de ser así, qué tan grandes podrían ser.
Las lunas con un océano de agua líquida chapoteando en su interior se tambalearán más que aquellas que son completamente sólidas. Sin embargo, incluso los océanos más grandes generarán sólo una ligera oscilación: la rotación de una luna podría desviarse sólo unos pocos cientos de pies a medida que viaja a través de su órbita.
Eso todavía es suficiente para que las naves espaciales que pasan lo detecten. De hecho, la técnica se utilizó anteriormente para confirmar que Encelado, la luna de Saturno, tiene un océano global interior.
Para descubrir si la misma técnica funcionaría en Urano, Hemingway hizo cálculos teóricos para cinco de sus lunas y ideó una serie de escenarios plausibles. Por ejemplo, si Ariel, la luna de Urano, se tambalea 300 pies, entonces es probable que tenga un océano de 100 millas de profundidad rodeado por una capa de hielo de 20 millas de espesor.
Detectar océanos más pequeños significará que una nave espacial tendrá que acercarse o llevar cámaras extra potentes. Pero el modelo les da a los diseñadores de misiones una regla de cálculo para saber qué funcionará, dijo la profesora asociada de investigación de UTIG, Krista Soderlund.
«Podría ser la diferencia entre descubrir un océano o descubrir que no tenemos esa capacidad cuando lleguemos», dijo Soderlund, que no participó en la investigación actual.
Soderlund ha trabajado con la NASA en conceptos de misión a Urano. También forma parte del equipo científico de la misión Europa Clipper de la NASA, que recientemente lanzó y lleva un radar de penetración de hielo desarrollado por UTIG.
El siguiente paso, dijo Hemingway, es ampliar el modelo para incluir mediciones realizadas por otros instrumentos para ver cómo mejoran la imagen del interior de las lunas.
El artículo de la revista fue coautor de Francis Nimmo de la Universidad de California, Santa Cruz. La investigación fue financiada por la UTIG.
