Uranus månar Ariel och Miranda kan ha hav

 

I en ny studie under ledning från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, analyserade forskare nästan 40 år gamla energirika partikel- och magnetfältdata som sammlats in av NASA: s rymdfarkost Voyager 2 (den enda rymdfarkost som hittills svävat över Uranus).

Teamet presenterade sina resultat vid den årliga Lunar and Planetary Science Conference den 16 mars 2023.

Deras studie har nyligen godkänts för publicering i tidskriften Geophysical Research Letters. Resultatet tyder på att en eller två av Uranus 27 månar - Ariel och/eller Miranda släpper ifrån sig materia i sin omgivning genom en okänd mekanism. En förklaring kan vara att en av dem eller båda har ett hav under sina istäckta ytor och det sker genom gejsrars utbrott.

Det är inte ovanligt att mätningar visar att energirika partiklar är tecken på en havsvärld, beskrev Ian Cohen, rymdforskare vid APL och huvudförfattare till studien.

Till exempel gav partikel- och magnetfältdata några av de första misstankarna som ledde till att identifiera solsystemets två havsmånar. Jupiters måne Europa och Saturnus måne Enceladus. Dessa data gav de första övertygande bevisen för att Europa och Enceladus var källorna till partiklar och plasmautsläpp i sin omgivning som sannolikt härrörde från hav under deras istäcken.

Tiden närmar sig nu för ett återvändandeuppdrag till Uranus och Neptunus och det har fått flera forskargrupper att åter se på gamla flyby-data något som ibland leder till nya fynd. En grupp av planetforskare rekommenderade under våren 2022 att 4,2 miljarder dollar skulle satsas av NASA till ett besök till Uranus under det kommande decenniet.

Cohen och hans kollegor analyserade partikeldata i det APL-byggda LECP-instrumentet (Low-Energy Charged Particle) från Voyager 2 och  hittade då något märkligt: en instängd population av energirika partiklar som Voyager 2 hade observerat när den lämnade Uranus.

Det som var intressant var att dessa partiklar var  extremt begränsade till Uranus magnetiska ekvator, beskriver Cohen i studien. Magnetiska vågor skulle normalt få dem att sprida sig i latitudriktning, förklarade han, men dessa partiklar var alla sammanträngda nära ekvatorn vid månarna Ariel och Miranda.

Forskare tillskrev ursprungligen dessa funktioner till att Voyager 2 möjligen hade flugit genom en slumpström av plasma som kom från den  svansen av Uranus magnetosfär. Men den förklaringen håller inte, sa Cohen. "En sådan förklaring skulle normalt få en mycket bredare spridning av partiklar än vad som observerades.

 Med hjälp av enkla fysiska datamodeller och med nästan 40 års kunskap sedan insamlandet av Voyager 2 försökte teamet nu återskapa Voyager 2 observationerna. De kom fram till att förklaringen måste innehålla både en stark konsekvent källa till partiklarna och en specifik mekanism för att ge dem energi. Efter att ha övervägt flera möjligheter drogs slutsatsen att partiklarna troligen kom från en närliggande måne.

Teamet misstänker nu att partiklarna kommer från Ariel och/eller Miranda genom antingen gejserutbrott av de slag som sker på  månen Enceladus eller genom en process där högenergipartiklar träffar en yta och matar ut andra partiklar i rymden. Just nu handlar det om 50-50 om det är det ena eller det andra, beskrev Cohen det.

Oavsett ses i datamodeller att den energigivande mekanismen skulle vara densamma: En konstant ström av partiklar som strömmar från månarna ut i rymden där de skapar elektromagnetiska vågor.

Forskare misstänker sedan ett tag att Uranus fem största månar  där Ariel och Miranda ingår bland dessa fem kan ha  hav under sina ytor. Uppgifterna överensstämmer med den mycket spännande potentialen att det finns en aktiv havsmåne där som ger ovan effekt enligt Cohen och tillägger att vi kan alltid göra mer omfattande datamodeller men tills vi har nya data kommer slutsatsen att vara begränsad. Därför önskar forskarna att en ny färd till Uranus bör ske inom överskådlig tid för mer data.

Bild på en av de ovan omtalade månarna Miranda.