Površina Ariela, jednog od mjeseca Urana, prekrivena je velikim količinama leda ugljičnog dioksida, posebno na “stražnjoj strani” koja je uvijek okrenuta suprotno od smjera kretanja mjeseca. Ovo otkriće je zapanjujuće jer čak i na tako hladnim mjestima, poput Uranovog sustava, ugljični dioksid se lako pretvara u plin i nestaje u svemiru.
Znanstvenici pretpostavljaju da neki izvor opskrbljuje Arielovu površinu ugljičnim dioksidom. Jedna od teorija sugerira da interakcije između površine mjeseca i nabijenih čestica iz Uranove magnetosfere stvaraju ugljični dioksid kroz proces poznat kao radioliza, u kojem se molekule razgrađuju pod utjecajem ionizirajućeg zračenja.
Međutim, nova studija, objavljena 24. srpnja u časopisu The Astrophysical Journal Letters, daje prednost teoriji da ugljični dioksid i druge molekule dolaze iz unutrašnjosti Ariela, možda čak iz podzemnog oceana. Tim istraživača, predvođen Richardom Cartwrightom iz Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) u Marylandu, proučavao je kemijski sastav mjeseca koristeći Svemirski teleskop James Webb. Usporedili su rezultate s laboratorijskim uzorcima i otkrili da Ariel ima jedne od najbogatijih naslaga ugljičnog dioksida u Sunčevom sustavu, s procijenjenom debljinom od 10 milimetara ili više na stražnjoj hemisferi mjeseca. Još jedno iznenađenje bilo je otkriće jasnih signala ugljičnog monoksida.
“Ugljični monoksid ne bi trebao biti tamo. Stabilan je tek na temperaturama ispod 30 Kelvina (minus 243 stupnja Celzija),” izjavio je Cartwright. Površinska temperatura Ariela je oko 65 stupnjeva Celzija viša, što znači da se ugljični monoksid mora neprestano nadopunjavati.
Radioliza može biti djelomično odgovorna za nadopunjavanje. Laboratorijski eksperimenti pokazali su da bombardiranje vodenog leda zračenjem može proizvesti i ugljični dioksid i ugljični monoksid, što može objasniti njihovu prisutnost na Arielu.
Mnoga pitanja ostaju neodgovorena, osobito o Uranovoj magnetosferi i njezinim interakcijama s mjesecima. Čak i tijekom preleta Voyager 2 prije gotovo 40 godina, znanstvenici su sumnjali da su ove interakcije ograničene zbog nagiba osi Uranovog magnetnog polja u odnosu na orbitalnu ravninu mjeseca. Nedavni modeli potvrđuju ovu teoriju.
Većina ugljikovih oksida možda dolazi iz kemijskih procesa unutar podzemnog oceana ispod ledene površine Ariela, koji izbijaju kroz pukotine ili gejzire. Nova spektroskopska opažanja također sugeriraju prisutnost karbonatnih minerala na površini, što ukazuje na interakciju tekuće vode s kamenjem.
“Ako je naša interpretacija karbonatnog obilježja točna, to je vrlo značajan nalaz jer bi to značilo da su ti minerali nastali unutar mjeseca,” rekao je Cartwright. “To moramo potvrditi budućim opažanjima, modeliranjem ili kombinacijom metoda.”
Duboki kanjoni na Arielu
Površina Ariela, prekrivena dubokim kanjonima i glatkim površinama, možda je rezultat kriovulkanizma, što sugerira geološku aktivnost.
Studija iz 2023., koju je vodio Ian Cohen iz APL-a, sugerira da Ariel i/ili njegov sestrinski mjesec Miranda možda ispuštaju materijal u Uranovu magnetosferu, uključujući moguće gejzire ili izvore plinova.
“Sve ove nove informacije ističu koliko je Uranov sustav fascinantan,” izjavio je Cohen. “Proučavanje Uranovog sustava može nam pomoći da bolje razumijemo nastanak Sunčevog sustava, složene magnetosfere planeta, i utvrdimo jesu li ovi mjeseci potencijalni oceanski svjetovi.”
Godine 2023., kroz desetogodišnji plan istraživanja planetarne znanosti i astrobiologije, znanstvena zajednica postavila je prioritet za prvu posvećenu misiju Uranu, podižući nade za znanstvenu ekspediciju prema ovom tirkiznom ledenom divu.
Cartwright ovo vidi kao priliku za prikupljanje vrijednih podataka o ledenim divovima Sunčevog sustava i njihovim potencijalno oceanskima mjesecima, što bi moglo biti korisno i za istraživanje sličnih svjetova u drugim zvjezdanim sustavima.
Ali također je prilika za konačne odgovore koji su mogući samo izravnim istraživanjem. Većina opaženih žljebova na Arielovoj površini, za koje se sumnja da su otvori prema unutrašnjosti, nalazi se na stražnjoj strani. Ako ugljični dioksid i ugljični monoksid nekako curi kroz te žljebove, to bi moglo objasniti zašto su ove tvari toliko prisutne na toj strani Ariela.
“To je samo pretpostavka, jer jednostavno nismo vidjeli dovoljno površine mjeseca,” upozorio je Cartwright. Voyager 2 snimio je samo oko 35% površine Ariela tijekom svog kratkog preleta. “Nećemo znati dok ne obavimo više posvećenih opažanja,” zaključio je.
