Oceanos escondidos em luas geladas podem estar fervendo abaixo da superfície

Um estudo publicado em Astronomia da Natureza explora o que pode estar a acontecer muito abaixo das suas superfícies congeladas e oferece novas explicações para as paisagens incomuns vistas em várias destas luas.

“Nem todos estes satélites têm oceanos, mas sabemos que alguns têm”, disse Max Rudolph, professor associado de ciências terrestres e planetárias na Universidade da Califórnia, em Davis, e principal autor do artigo. “Estamos interessados ​​nos processos que moldam a sua evolução ao longo de milhões de anos e isso permite-nos pensar sobre qual seria a expressão superficial de um mundo oceânico.”

Como o aquecimento das marés molda mundos gelados

Na Terra, características como montanhas e terremotos são impulsionadas pelo calor e pelo movimento das rochas nas profundezas do subsolo. Nas luas geladas, a água e o gelo desempenham o mesmo papel.

Essas luas são aquecidas pelas forças das marés geradas pelos enormes planetas que orbitam. As interações gravitacionais entre luas vizinhas podem fazer com que os níveis de aquecimento aumentem e diminuam ao longo do tempo. Quando o aquecimento se intensifica, a camada de gelo pode derreter e tornar-se mais fina. Quando o aquecimento diminui, a casca engrossa novamente à medida que a água congela novamente.

Em trabalhos anteriores, Rudolph e seus colegas estudaram o que acontece quando a camada de gelo fica mais espessa. Como o gelo ocupa mais espaço do que a água líquida, o congelamento aumenta a pressão na concha circundante. Essa pressão pode ajudar a criar características superficiais dramáticas, como as longas fraturas conhecidas como “listras de tigre” em Encélado.

Quando os oceanos ocultos começam a ferver

O novo estudo examina o cenário oposto. O que acontece quando a camada de gelo derrete por baixo e fica mais fina?

Segundo os pesquisadores, esse processo poderia causar a fervura do oceano subjacente.

À medida que o gelo se transforma em água líquida menos densa, a pressão dentro da lua diminui. A equipe calculou que em luas geladas menores, incluindo Mimas e Encélado de Saturno, bem como Miranda que orbita Urano, a queda de pressão poderia ser significativa o suficiente para atingir o ponto triplo, a condição na qual gelo, água líquida e vapor de água podem existir juntos.

Imagens de Miranda tiradas pela sonda Voyager 2 revelam enormes cristas e penhascos íngremes conhecidos como coronae. Os investigadores sugerem que o oceano em ebulição abaixo da superfície pode explicar como estas características impressionantes se formaram.

Por que o tamanho da lua é importante

Mimas tem menos de 400 quilômetros de largura e muitas crateras, incluindo uma enorme cratera de impacto que lhe dá o apelido de “Estrela da Morte”. Embora pareça geologicamente inativo, Rudolph notou que uma oscilação subtil no seu movimento sugere um oceano escondido abaixo. Como não se espera que a camada de gelo em Mimas se frature à medida que fica mais fina, é possível que a lua tenha um oceano enquanto ainda parece inativa na superfície.

O tamanho desempenha um papel crítico na forma como esses processos se desenrolam. Em luas geladas maiores, como Titânia, outra lua de Urano, a queda na pressão causada pelo derretimento provavelmente quebraria a camada de gelo antes de atingir o ponto triplo da água, descobriu a equipe. As características da superfície de Titânia podem, portanto, reflectir um ciclo em que a camada de gelo primeiro se afinou e depois voltou a engrossar.

Assim como o estudo da geologia da Terra ajuda os cientistas a compreender como o nosso planeta evoluiu ao longo de milhares de milhões de anos, o exame da actividade interna das luas geladas oferece pistas sobre a razão pela qual as suas superfícies têm a aparência que têm hoje, disse Rudolph.

Os co-autores do artigo são: Michael Manga, UC Berkeley; Alyssa Rhoden, Instituto de Pesquisa do Sudoeste, Boulder; e Matthew Walker, Instituto de Ciências Planetárias, Tucson. O trabalho foi apoiado em parte pela NASA.