Des preuves croissantes suggèrent qu'un océan souterrain se cache sous la surface glacée de la lune Ariel d'Uranus, mais de nouvelles recherches, publiées dans Icaruscaractérise l'évolution possible de cet océan, et a constaté qu'elle peut avoir une fois plus de 100 miles (170 kilomètres). Pour la perspective, l'océan Pacifique est en moyenne de 2,5 miles (4 kilomètres) de profondeur.
« Ariel est assez unique en termes de lunes glacées », a déclaré le co-auteur du journal Alex Patthoff, scientifique principal de l'Institut des sciences planétaires.
Ariel est la lune la plus brillante et la plus brillante d'Uranus, et à seulement 720 miles (1 159 km) (la distance entre Psi à Tucson à Salt Lake City, Utah), c'est le quatrième plus grand du système uranien. Il a des caractéristiques géologiques très anciennes, comme les cratères, à côté de très jeunes, comme un terrain lisse peut-être créé par le cryovolcanisme, a déclaré le premier auteur du papier Caleb Strom, diplômé récent de l'Université du Dakota du Nord. Il a des fractures, des crêtes et des Grabens – une croûte qui a baissé plus bas que son environnement – à des échelles plus grandes que presque partout ailleurs dans le système solaire.
C'est cette surface dramatique qui a provoqué l'étude. L'équipe de recherche voulait comprendre la structure intérieure passée et l'excentricité – à quel point l'orbite d'un corps s'écarte de la circulaire – qui serait nécessaire pour produire les caractéristiques observées sur la surface d'Ariel aujourd'hui. Les deux caractéristiques peuvent contribuer à la quantité de stress appliquée à la surface, ce qui la fracture sous la poussée et la traction de la gravité alors que la petite lune orbite son géant du gaz.
« Tout d'abord, nous avons cartographié les plus grandes structures que nous voyons à la surface, puis nous avons utilisé un programme informatique pour modéliser les contraintes de marée à la surface, qui résultent de la distorsion de Ariel de la forme du ballon de football à une légère forme de football et en arrière alors qu'elle se rapproche et plus loin d'Uranus pendant son orbite », a déclaré Patthoff. « En combinant le modèle avec ce que nous voyons à la surface, nous pouvons faire des inférences sur l'excentricité passée d'Ariel et à quelle épaisseur l'océan aurait pu être. »
L'équipe a constaté que, dans le passé, Ariel avait besoin d'avoir une excentricité d'environ 0,04. Cela est environ 40 fois supérieur à sa valeur actuelle. Alors que 0,04 peut ne pas sembler dramatique, l'excentricité peut renforcer les effets des contraintes de marée, et l'orbite d'Ariel aurait été quatre fois plus excentrique que celle de la lune Europa de Jupiter, qui est embrassée par les forces de marée qui poussent et la tirent pour créer sa surface fissurée et brisée. Pourtant, à l'œil, l'orbite ressemblera toujours à un cercle.
« Afin de créer ces fractures, vous devez avoir une glace vraiment mince sur un océan très grand, soit une excentricité plus élevée et un plus petit océan », a déclaré Patthoff. « Mais de toute façon, nous avons besoin d'un océan pour pouvoir créer les fractures que nous voyons sur la surface d'Ariel. »
De plus, c'est le deuxième d'une série d'articles enquêtant sur le sous-sol passé des lunes d'Uranus. L'année dernière, cette même équipe a publié un article sur Miranda avec des résultats similaires.
« Nous trouvons des preuves que le système Uranus peut abriter des mondes jumeaux jumeaux », a déclaré le co-auteur, Tom Nordheim du laboratoire de physique appliquée par l'Université Johns Hopkins et principal.
« Malheureusement, nous n'avons vu que les hémisphères sud d'Ariel et Miranda. Mais nos résultats peuvent nous donner des prédictions de ce qu'un futur vaisseau spatial pourrait voir sur les hémisphères du Nord non imaginés des Lanons, tels que l'emplacement des fractures et des crêtes là. En fin de compte, nous avons juste besoin de revenir au système Uranus et de voir pour nous-mêmes. »
Les chercheurs ne savent toujours pas combien de temps cet océan profond aurait pu exister. Cependant, ce travail fournira une contribution importante pour les recherches futures qui étudient le comportement des océans du système solaire extérieur au fil du temps.
