Oceanos ocultos em luas geladas podem estar fervendo sob a crosta

Um estudo publicado na Nature Astronomy explora o que pode estar acontecendo muito abaixo de suas superfícies congeladas e oferece novas explicações para as paisagens incomuns vistas em várias dessas luas.

“Nem todas essas luas são conhecidas por ter oceanos, mas sabemos que algumas têm,” disse Max Rudolph, professor associado de ciências da terra e planetárias da Universidade da Califórnia, Davis e autor principal do artigo. “Estamos interessados nos processos que moldam sua evolução ao longo de milhões de anos e isso nos permite pensar sobre como seria a expressão na superfície de um mundo oceânico.”

Como o Aquecimento das Marés Molda Mundos Gelados

Na Terra, características como montanhas e terremotos são impulsionadas por calor e rochas em movimento nas profundezas. Nas luas geladas, a água e o gelo desempenham esse mesmo papel.

Essas luas são aquecidas por forças de maré geradas pelos enormes planetas que orbitam. Interações gravitacionais entre luas vizinhas podem fazer com que os níveis de aquecimento subam e desçam ao longo do tempo. Quando o aquecimento se intensifica, a crosta de gelo pode derreter e se tornar mais fina. Quando o aquecimento diminui, a crosta engrossa novamente à medida que a água se recongela.

Em trabalhos anteriores, Rudolph e seus colegas estudaram o que acontece quando a crosta de gelo se torna mais espessa. Como o gelo ocupa mais espaço do que a água líquida, o processo de congelamento aumenta a pressão sobre a crosta circundante. Essa pressão pode ajudar a criar características de superfície dramáticas, como longas fraturas conhecidas como “faixas de tigre” em Encélado.

Quando Oceanos Ocultos Começam a Ferver

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

De acordo com os pesquisadores, esse processo pode fazer com que o oceano subjacente comece a ferver.

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 de Saturno e Encélado, bem como Miranda orbitando Urano, a queda de pressão pode ser significativa o suficiente para alcançar o ponto triplo, a condição na qual o gelo, a água líquida e o vapor de água podem existir juntos.

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

Por que o Tamanho da Lua Importa

Mimas tem menos de 400 quilômetros de largura e apresenta uma grande cratera de impacto, que lhe confere o apelido de “Estrela da Morte”. Embora pareça geologicamente inativa, Rudolph observou que um leve movimento oscilatório em sua movimentação sugere um oceano oculto abaixo. Como a crosta de gelo em Mimas não deve se fraturar à medida que se afina, é possível que a lua tenha um oceano enquanto ainda parece inativa na superfície.

O tamanho desempenha um papel crítico em como esses processos se desenrolam. Em luas geladas maiores, como Titania, outra lua de Urano, a queda de pressão provocada pelo derretimento provavelmente racharia a crosta de gelo antes de atingir o ponto triplo para a água, constatou a equipe. As características da superfície de Titania podem, portanto, refletir um ciclo no qual a crosta de gelo primeiro se tornou mais fina e depois espessou novamente.

Assim como o estudo da geologia da Terra ajuda os cientistas a entender como nosso planeta evoluiu ao longo de bilhões de anos, examinar a atividade interna das luas geladas oferece pistas sobre por que suas superfícies se parecem como são hoje, disse Rudolph.

Os coautores do artigo são: Michael Manga, UC Berkeley; Alyssa Rhoden, Southwest Research Institute, Boulder; e Matthew Walker, Planetary Science Institute, Tucson. O trabalho foi apoiado em parte pela NASA.