Površina Uranovog meseca Arijel prekrivena je značajnom količinom leda od ugljen-dioksida, posebno na njegovoj „poslednjoj hemisferi“ koja je uvek okrenuta od pravca orbitalnog kretanja Meseca. Ova činjenica predstavlja iznenađenje jer čak i na hladnim delovima Uranovog sistema — 20 puta udaljenijim od Sunca od Zemlje — ugljen-dioksid se lako pretvara u gas i gubi se u svemir.
Naučnici su teoretizirali da nešto dovodi ugljen-dioksid na Arijelinu površinu. Neki favorizuju ideju da interakcije između površine Meseca i naelektrisanih čestica u Uranovoj magnetosferi stvaraju ugljen-dioksid kroz proces koji se zove radioliza, u kome se molekuli razlažu jonizujućim zračenjem.
Ali nova studija objavljena 24. jula u The Astrophysical Journal Letters prebacuje vagu u korist alternativne teorije – da ugljen-dioksid i drugi molekuli izlaze iz unutrašnjosti Ariela, verovatno čak i iz podzemnog tečnog okeana.
Koristeći NASA-in svemirski teleskop Džejms Veb da prikupi hemijske spektre Meseca i zatim ih uporedi sa spektrima simuliranih hemijskih smeša u laboratoriji, istraživački tim predvođen Ričardom Kartrajtom iz Laboratorije za primenjenu fiziku Džona Hopkinsa (APL) u Lorelu, Merilend, otkrio je da Arijel ima neke od najbogatijih naslaga ugljen-dioksida u Sunčevom sistemu, procenjenih na 10 milimetara (0,4 inča) ili više debljine na zadnjoj hemisferi Meseca.
Među tim naslagama bio je još jedan zbunjujući nalaz: prvi jasni signali ugljen monoksida.
„Jednostavno ne bi trebalo da bude tu. Morate da se spustite na 30 Kelvina [minus 405 stepeni Farenhajta] pre nego što se ugljen monoksid stabili“, rekao je Cartvright. U međuvremenu, Arielova površinska temperatura je u proseku oko 65 F toplija. „Ugljen-monoksid bi morao da se aktivno dopunjuje, nema sumnje.“
Radioliza bi i dalje mogla biti odgovorna za deo tog dopunjavanja, dodao je on. Laboratorijski eksperimenti su pokazali da radijaciono bombardovanje vodenog leda pomešanog sa materijalom bogatim ugljenikom može da proizvede i ugljen-dioksid i ugljen-monoksid. Stoga, radioliza može da obezbedi izvor za obnavljanje zaliha i da objasni bogato obilje oba molekula na Arijelovoj zadnjoj hemisferi.
Ali ostaju mnoga pitanja o uranskoj magnetosferi i stepenu njene interakcije sa mesecima planete. Čak i tokom preleta Voiagera 2 oko Urana pre skoro 40 godina, naučnici su sumnjali da bi takve interakcije mogle biti ograničene jer su osa magnetnog polja Urana i orbitalna ravan njegovih meseca pomerene jedna od druge za oko 58 stepeni. Nedavni modeli su podržali to predviđanje.
Umesto toga, najveći deo ugljenikovih oksida može doći od hemijskih procesa koji su se desili (ili se još uvek dešavaju) u vodenom okeanu ispod Arijelove ledene površine, bežeći ili kroz pukotine u ledenoj spoljašnjosti Meseca ili možda čak i kroz eruptivne perjanice.
Štaviše, nova spektralna zapažanja nagoveštavaju da Arielova površina takođe može da sadrži karbonatne minerale — soli koje se mogu napraviti samo interakcijom vode u tečnom stanju sa stenama.
„Ako je naša interpretacija te karbonatne karakteristike tačna, onda je to prilično veliki rezultat jer znači da je morao da se formira u unutrašnjosti“, rekao je Cartvright. „To je nešto što apsolutno moramo da potvrdimo, bilo kroz buduća zapažanja, modeliranje ili neku kombinaciju tehnika.“
Sa Arijelinom površinom prekrivenom kanjonima nalik na rupe, ukrštenim žlebovima i glatkim tačkama za koje se smatra da su posledica kriovulkanskih izlivanja, istraživači su već sumnjali da je Mesec bio ili još uvek može biti aktivan.
Studija iz 2023. koju je vodio Ijan Koen iz APL-a čak je sugerisala da bi Arijel i/ili njegov sestrinski mesec Miranda mogli da emituju materijal u Uranovu magnetosferu, uključujući verovatno kroz perjanice.
„Svi ovi novi uvidi naglašavaju koliko je uranski sistem ubedljiv“, rekao je Koen. „Bilo da se radi o otključavanju ključeva za formiranje Sunčevog sistema, boljem razumevanju kompleksne magnetosfere planete ili utvrđivanju da li su ovi meseci potencijalni okeanski svetovi, mnogi od nas u planetarnoj naučnoj zajednici se zaista raduju budućoj misiji istraživanja Urana. “
Godine 2023., kroz svoje dekadno istraživanje o planetarnoj nauci i astrobiologiji, planetarna naučna zajednica je dala prioritet prvoj posvećenoj misiji na Uran, podižući nadu da je naučno putovanje do tirkiznog ledenog giganta na pomolu.
Kartrajt to vidi kao priliku za prikupljanje dragocenih podataka o ledenim divovima Sunčevog sistema i njihovim potencijalno okeanskim mesecima, od kojih oba imaju primenu na svetove koji se otkrivaju u drugim zvezdanim sistemima.
Ali to je i šansa da se konačno dobiju konkretni odgovori koji su mogući samo ako ste u sistemu. Na primer, većina Arijelovih uočenih žlebova – za koje se sumnja da su otvori u njegovoj unutrašnjosti – nalaze se na zadnjoj strani. Ako ugljen-dioksid i ugljen-monoksid nekako cure kroz te žlebove, to bi moglo da pruži alternativno objašnjenje zašto ih ima mnogo više na Arijelinoj zadnjoj strani.
„Malo je nategnuto jer jednostavno nismo videli veći deo površine Meseca“, upozorio je Kartrajt. Voiager 2 je uhvatio samo oko 35% Arielove površine tokom svog kratkog preleta. „Jednostavno nećemo znati dok ne izvršimo posvećenija zapažanja“, rekao je on.
