Il modello geofisico e l’analisi del campo magnetico indotto suggeriscono la presenza di ampi bacini liquidi sotterranei su Ariel, Umbriel, Titania e Oberon.
Caratteristiche delle lune di Urano
Le missioni spaziali hanno mostrato Urano e alcune delle sue grandi lune ghiacciate. Titania, Oberon, Umbriel, Ariel e Miranda (da sinistra nell’immagine) sono corpi di dimensioni comprese tra pochi centinaia e oltre mille chilometri: da circa 470 km (Miranda) fino a quasi 1.600 km (Titania) di diametro .
Voyager 2 e osservazioni successive hanno rivelato che questi satelliti sono composti per metà da ghiaccio e metà da roccia e sono fortemente craterizzati .
Su Ariel, ad esempio, sono visibili segni di criovulcanismo: in passato liquido salato è riemerso in superficie gelando poi rapidamente .
Questa evidenza di attività geologica passata lascia ipotizzare la presenza di acqua liquida sotto le croste.
Un esempio è Titania, il più grande dei cinque, la cui superficie (vedi figura) appare ricoperta da crateri e da estese fessure scure chiamate canali.
La massa superiore di Titania (e in misura minore di Oberon) fa supporre che questi due corpi siano più capaci di trattenere calore interno rispetto agli altri satelliti .
In generale, tutti i satelliti di Urano orbitano lontano dal Sole e mantengono temperature superficiali estremamente basse, il che porta a croste ghiacciate spesse e fredde.
Indizi di oceani sotterranei nei satelliti uraniani
Le evidenze modellistiche più recenti provengono da uno studio congiunto JPL–MIT che ha rianalizzato i dati di Voyager 2 e li ha integrati con modelli termici appositamente sviluppati .
Risultato: quattro delle cinque grandi lune (Ariel, Umbriel, Titania e Oberon) potrebbero celare oceani liquidi salati sotto la loro superficie ghiacciata .
Si stima che questi bacini interni siano profondi alcune decine di chilometri (fino a ~30 km per Ariel e Umbriel, fino a ~50 km per Titania e Oberon) .
Miranda, molto più piccola, risulta probabilmente troppo fredda e poco massiccia per mantenere acqua liquida .
Gli oceani ipotizzati sarebbero salmastri o arricchiti da ammoniaca e sali, che agiscono da antigelo e consentono all’acqua di restare liquida anche a temperature bassissime .
Queste sostanze, tuttavia, riducono fortemente la conducibilità elettrica dell’acqua: se l’oceano fosse troppo concentrato di ammoniaca o cloruri, il campo magnetico indotto risulterebbe debole e difficile da rilevare .
Il metodo del campo magnetico indotto
Per verificare la presenza di un oceano sotterraneo si può utilizzare il campo magnetico del pianeta ospite.
Un fluido conduttivo in rotazione nel campo variabile di Urano genera correnti elettriche che a loro volta producono un campo magnetico indotto .
Questo campo indotto è un segnale caratteristico: nel 1998 la missione Galileo confermò l’oceano di Europa misurando un campo indotto di ~220 nanotesla, e rilevò un campo di ~40 nT su Callisto .
Applicando modelli analoghi al sistema uraniano, gli scienziati hanno calcolato l’intensità attesa del campo indotto sulle lune di Urano: Miranda produrrebbe il segnale maggiore (circa 300 nT) e anche Ariel, Umbriel e Titania mostrerebbero campi indotti sufficientemente forti da essere potenzialmente rilevabili con le sonde spaziali attuali .
Queste conclusioni si basano sul presupposto che gli oceani siano conduttivi grazie alla presenza di sali.
Come osserva il ricercatore Weiss, “se c’è acqua e un po’ di salinità, allora conduce, significa che correnti possono fluire” .
Va però ricordato che l’acqua molto fredda di Ariel e Umbriel (e/o gli elevati livelli di antigelo chimico) può ridurre drasticamente la conducibilità elettrica del fluido , rendendo più complessa la rilevazione dei campi magnetici indotti.
In definitiva, la tecnica rimane la più promettente: nelle parole della NASA, “la ricerca di correnti elettriche nel campo magnetico di una luna è il modo migliore per trovare un oceano profondo” .
Anomalia del campo magnetico di Urano
Il campo magnetico di Urano è del tutto peculiare: l’asse magnetico è inclinato di circa 59° rispetto all’asse di rotazione e spostato dal centro planetario, generando variazioni molto complesse mentre Urano ruota ogni ~17 ore.
Questa geometria insolita è in realtà un vantaggio per l’individuazione di oceani: il campo magnetico indotto su una luna uraniana si sovrappone a un campo di fondo molto irregolare, il che fa sì che il segnale indotto si distingua chiaramente.
Come notato dagli esperti, un campo magnetico indotto su una delle lune apparirebbe “molto diverso dal campo magnetico di Urano” visto dagli strumenti di una sonda spaziale .
In altre parole, la “firma” magnetica di un bacino liquido nascosto risalta sul fondo rumoroso della magnetosfera uraniana, agevolando la separazione del segnale.
Questo rende il metodo indotto particolarmente promettente nel sistema di Urano.
Implicazioni per la ricerca di ambienti abitabili nel Sistema Solare
Il ritrovamento di potenziali oceani sotterranei nelle lune di Urano amplia notevolmente il novero dei mondi oceanici nel Sistema Solare.
Oggi si ritiene che oceani interni esistano già su Europa, Encelado, Titano e forse Pluto o Cerere; aggiungere Ariel, Umbriel, Titania e Oberon farebbe degli Urano-satelliti un nuovo capitolo di mondi abitabili .
Le condizioni ipotizzate sono infatti simili a quelle di Europa: acqua liquida salina racchiusa da croste ghiacciate.
I ricercatori osservano che, in particolare, i bacini di Titania e Oberon potrebbero trovarsi a temperature tali da risultare compatibili con ambienti vivibili .
In futuro, missioni spaziali che raggiungano Urano potranno cercare firme chimiche di questi oceani (ammoniaca, sali disciolti) che confermerebbero la presenza di fluidi liquidi.
In generale, la possibile estensione di ambienti liquidi nel sistema di Urano offre nuove prospettive per la ricerca di forme di vita in ambienti freddi e distanti.
Prospettive di missioni spaziali future verso Urano
Al momento non è prevista alcuna missione diretta a Urano nel breve termine .
La NASA sta comunque valutando il lancio di Trident, una missione verso Nettuno (in particolare verso la luna Tritone) che potrebbe tuttavia collezionare dati indiretti anche sul campo magnetico di Urano .
Gli esperti stimano che una missione dedicata con sorvoli ravvicinati dei satelliti uraniani non decollerà probabilmente prima degli anni 2040 .
Intanto la comunità scientifica ha sollecitato progetti a lungo termine: il recente sondaggio decennale statunitense (2023) ha identificato un orbiter di Urano con sonda atmosferica come massima priorità per la prossima grande missione nell’era 2023–2032 .
Una simile missione flagship fornirebbe dati diretti sul pianeta (compresi campi magnetici e struttura interna) e permetterebbe anche di studiare da vicino i satelliti ghiacciati.
Nel frattempo si intensificano le campagne di osservazione dalla Terra e con telescopi spaziali (ad esempio misurazioni delle occultazioni stellari), per affinare i parametri orbitali e magnetici di Urano.
Queste attività preparano il terreno per la progettazione della futura esplorazione del sistema di Urano, che potrà finalmente confermare l’esistenza degli oceani sotterranei annunciati dai modelli teorici .
Fonti: studi e comunicati NASA-JPL (Castillo-Rogez et al.) e MIT, articoli di divulgazione scientifica (Space.com, Sci.News, ecc.), workshop scientifici NASA/ESA 2023. Tutti i dati numerici sono tratti da queste fonti come citato nel testo.
https://www.nasa.gov/feature/jpl/scientists-find-potential-signs-of-hidden-oceans-on-uranus-s-moons
https://www.jpl.nasa.gov/news/signs-of-possible-oceans-on-uranus-moons-revealed-in-new-study
https://news.mit.edu/2023/uranus-moons-oceans-magnetic-fields-1004
https://sci.news/space/uranus-moons-hidden-oceans-12294.html
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/signs-of-possible-underground-oceans-on-uranus-moons/
https://earthsky.org/space/uranus-moons-oceans-beneath-icy-crusts/
https://eos.org/articles/uranuss-tilted-magnetic-field-could-help-find-subsurface-oceans
https://www.space.com/uranus-moons-hidden-subsurface-oceans
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL104246
https://decadalplanets.org/ (Decadal Survey 2023 – NASA Planetary Science)