Površina Uranovog mjeseca Ariela prekrivena je značajnom količinom leda ugljičnog dioksida, posebno na hemisferi koja je uvijek okrenuta suprotno od smjera njegova orbitalnog gibanja.

Ova činjenica predstavlja iznenađenje zbog toga što se čak i na hladnim dijelovima Uranovog sustava - 20 puta udaljenijeg od Sunca nego Zemlja - ugljični dioksid lako pretvara u plin i gubi u svemiru.

Znanstvenici teoretiziraju da 'nešto' dovodi ugljični dioksid na Arielovu površinu.

Jedni podržavaju ideju prema kojoj interakcije između mjesečeve površine i nabijenih čestica u Uranovoj magnetosferi stvaraju ugljični dioksid kroz proces radiolize, u kojem se molekule razgrađuju ionizirajućim zračenjem.

Ali nova studija, objavljena u časopisu Astrophysical Journal Letters, prevagnula je u korist alternativne teorije, prema kojoj ugljični dioksid i druge molekule izlaze iz unutrašnjosti Ariela, moguće čak i iz podzemnog tekućeg oceana.

Odakle ugljikov monoksid?

Koristeći NASA-in svemirski teleskop James Webb za prikupljanje kemijskih spektara tog mjeseca i zatim ih uspoređujući sa spektrima simuliranih kemijskih smjesa, istraživački tim iz laboratorija Johns Hopkins Applied Physics pronašao je da Ariel ima neke od naslaga najbogatijih ugljičnim dioksidom u Sunčevom sustavu, dodajući do procijenjenih 10 milimetara ili više debljine na polutki.

Među tim naslagama bilo je još jedno zbunjujuće otkriće: prvi jasni signali ugljičnog monoksida. Tog spoja ne bi trebalo biti tamo jer je prosječna površinska temperatura previsoka.

Radioliza bi ipak mogla biti odgovorna za dio tog obnavljanja. Laboratorijski eksperimenti pokazali su da radijacijsko bombardiranje vodenog leda pomiješanog s materijalom bogatim ugljikom može proizvesti i ugljični dioksid i ugljični monoksid.

Stoga radioliza može osigurati izvor obnavljanja zaliha i objasniti bogato obilje obiju molekula. Ali ostaju mnoga pitanja o Uranovoj magnetosferi i opsegu njezine interakcije s mjesecima koji kruže oko njega.

Još tijekom preleta Voyagera 2 pored Urana, prije gotovo 40 godina, znanstvenici su sumnjali da bi takve interakcije mogle biti ograničene jer su Uranova os magnetskog polja i orbitalna ravnina njegovih mjeseca međusobno pomaknute za oko 58 stupnjeva.

Ocean ispod površine

Nedavni modeli podržali su to predviđanje.

Umjesto toga, većina ugljikovih oksida može potjecati od kemijskih procesa koji su se dogodili (ili se još uvijek događaju) u oceanu ispod Arielove ledene površine, izlazeći ili kroz pukotine u ledenoj vanjštini mjeseca ili možda čak kroz eruptivne oblake.

Štoviše, nova spektralna promatranja upućuju na to da Arielova površina također može sadržavati karbonatne minerale - soli koje mogu nastati samo interakcijom tekuće vode sa stijenama.

Kako je Arielova površina prekrivena kanjonima nalik na pukotine - isprepletenim žljebovima i glatkim mrljama za koje se smatra da su nastale kao posljedica kriovulkanskih izlijevanja - istraživači su već posumnjali da je mjesec bio ili je još aktivan.

Studija iz 2023. čak je sugerirala da bi Ariel i/ili njegov sestrinski mjesec Miranda mogli emitirati materijal u Uranovu magnetosferu, moguće i kroz perjanice.

Većina Arielovih uočenih utora - za koje se sumnja da su otvori u unutrašnjosti - nalazi se na stražnjoj strani. Ako ugljični dioksid i ugljični monoksid na neki način cure kroz te žljebove, to bi moglo pružiti alternativno objašnjenje zašto ih ima puno više na toj strani.