Óxidos de carbono na lua de Úrano, Ariel, sugerem um oceano oculto

A superfície da lua de Úrano, Ariel, está coberta por uma quantidade significativa de dióxido de carbono gelado, especialmente no hemisfério que está sempre virado para o lado oposto à direção do movimento orbital da lua. Este facto é surpreendente, porque mesmo nas regiões geladas do sistema uraniano – 20 vezes mais longe do Sol do que a Terra – o dióxido de carbono transforma-se rapidamente em gás e perde-se para o espaço.

Os cientistas têm teorizado que algo está a fornecer dióxido de carbono à superfície de Ariel. Alguns defendem a ideia de que as interações entre a superfície da lua e as partículas carregadas na magnetosfera de Úrano criam dióxido de carbono através de um processo chamado radiólise, no qual as moléculas são quebradas por radiação ionizante.

Mas um novo estudo publicado no passado dia 24 de julho na revista The Astrophysical Journal Letters faz pender a balança a favor de uma teoria alternativa – a de que o dióxido de carbono e outras moléculas estão a emergir do interior de Ariel, possivelmente até de um oceano líquido subsuperficial.

Usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA para recolher espetros químicos da lua e depois comparando-os com espetros de misturas químicas simuladas em laboratório, uma equipa de investigação liderada por Richard Cartwright do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins em Laurel, no estado norte-americano de Maryland, descobriu que Ariel tem alguns dos depósitos mais ricos em dióxido de carbono do Sistema Solar, somando uma espessura estimada de 10 milímetros ou mais no hemisfério posterior da lua. Entre esses depósitos havia outra descoberta intrigante: os primeiros sinais claros de monóxido de carbono.

“Não deveria estar lá. É preciso descer até aos 30 K (-243º C) para que o monóxido de carbono fique estável”, disse Cartwright. A temperatura da superfície de Ariel, entretanto, é em média cerca de 30º C mais quente. “O monóxido de carbono teria de ser ativamente reabastecido, sem dúvida”.

A radiólise pode ainda ser responsável por alguma dessa reposição, acrescentou. Experiências laboratoriais mostraram que o bombardeamento por radiação da água gelada misturada com material rico em carbono pode produzir tanto dióxido de carbono como monóxido de carbono. Assim, a radiólise pode fornecer uma fonte de reabastecimento e explicar a abundância de ambas as moléculas no hemisfério posterior de Ariel.

Mas permanecem muitas questões sobre a magnetosfera uraniana e sobre a extensão das suas interações com as outras luas do planeta. Mesmo durante o “flyby” da Voyager 2 por Úrano, há quase 40 anos, os cientistas suspeitavam que essas interações poderiam ser limitadas porque o eixo do campo magnético de Úrano e o plano orbital das suas luas estão deslocados um do outro cerca de 58 graus. Modelos recentes confirmam essa previsão.

Ao invés, a maior parte dos óxidos de carbono pode ser proveniente de processos químicos que aconteceram (ou ainda estão a acontecer) num oceano de água por baixo da superfície gelada de Ariel, escapando através de fendas no exterior gelado da lua ou possivelmente através de plumas eruptivas.

Além disso, as novas observações espetrais sugerem que a superfície de Ariel pode também albergar minerais de carbonato – sais que só podem ser produzidos através da interação da água líquida com as rochas.

“Se a nossa interpretação da característica de carbonato estiver correta, então é um resultado muito importante porque significa que teve de se formar no interior”, disse Cartwright. “É algo que precisamos absolutamente de confirmar, seja através de futuras observações, modelagem ou alguma combinação de técnicas.”

Com a superfície de Ariel coberta de desfiladeiros semelhantes a cortes, sulcos entrecruzados e manchas lisas que se pensa serem de erupções criovulcânicas, os investigadores já suspeitavam que a lua foi ou ainda pode ser ativa. Um estudo de 2023 liderado por Ian Cohen, do mesmo laboratório, até sugeriu que Ariel e/ou a sua lua irmã, Miranda, podiam estar a emitir material para a magnetosfera de Úrano, incluindo possivelmente através de plumas.

“Todas essas novas perceções enfatizam o quão atraente é o sistema uraniano”, disse Cohen. “Quer seja para desvendar as chaves de como o Sistema Solar se formou, para compreender melhor a complexa magnetosfera do planeta ou para determinar se estas luas são potenciais mundos oceânicos, muitos de nós na comunidade científica planetária estamos realmente ansiosos por uma futura missão para explorar Úrano.”

Em 2023, através do seu levantamento de Ciência Planetária e Astrobiologia, a comunidade científica planetária deu prioridade à primeira missão dedicada a Úrano, aumentando a esperança de que esteja no horizonte uma viagem científica ao gigante gelado azul-turquesa.

Cartwright vê isso como uma oportunidade para recolher dados valiosos sobre os gigantes gelados do Sistema Solar e das suas luas potencialmente portadoras de oceanos, ambos com aplicações para os mundos que estão a ser descobertos noutros sistemas estelares.

Mas é também uma oportunidade para finalmente obter respostas concretas que só são possíveis estando lá. Por exemplo, a maior parte das fissuras observadas em Ariel – supostas aberturas para o seu interior – estão no seu hemisfério posterior. Se o dióxido de carbono e o monóxido de carbono estiverem, de alguma forma, a vazar através dessas ranhuras, isso poderia fornecer uma explicação alternativa para o facto de serem muito mais abundantes nesse lado de Ariel.

“É uma hipótese um pouco ‘esticada’ porque ainda não vimos muito da superfície da lua”, advertiu Cartwright. A Voyager 2 fotografou apenas cerca de 35% da superfície de Ariel durante o seu breve voo rasante. “Não vamos saber até efetuarmos observações mais dedicadas”, disse.

// Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

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