Deze ontdekking verandert hoe we denken over de geschiedenis en samenstelling van de maan. Het zou kunnen betekenen dat Miranda een van de weinige plekken in ons zonnestelsel is waar leven mogelijk is.
Miranda is de kleinste van de vijf grootste manen van planeet Uranus. Vanwege haar kleine formaat en oude leeftijd dachten wetenschappers dat ze een bevroren ijsbal was. Maar een nieuwe studie trekt die aanname nu in twijfel. Het onderzoek suggereert namelijk dat het maantje mogelijk een ondergrondse oceaan bevat. “Het vinden van bewijs voor een oceaan in een klein object als Miranda is ontzettend verrassend”, aldus hoofdonderzoeker Tom Nordheim.
Foto’s van Voyager 2
Van alle manen in het zonnestelsel valt Miranda op. De paar foto’s die Voyager 2 in 1986 maakte, laten zien dat het zuidelijk halfrond van Miranda eruitziet als een lappendeken van gegroefd terrein, gescheiden door ruwe kloven en kraterachtige gebieden, zoals vlakken op een quilt. De meeste wetenschappers denken dat deze vreemde structuren ontstaan zijn door getijdenkrachten en opwarming binnen de maan.
Mysterieuze geologie
In de nieuwe studie hebben onderzoekers opnieuw naar de beelden van Voyager 2 gekeken. Het team probeerde de mysterieuze geologie van Miranda te begrijpen door de oppervlaktelandschappen te analyseren en te achterhalen welke interne structuur van de maan deze vormen heeft gecreëerd. Nadat ze verschillende oppervlaktekenmerken zoals scheuren en richels van Miranda in kaart hadden gebracht, ontwikkelde het team een computermodel om verschillende mogelijke interne structuren van de maan te onderzoeken. Ze vergeleken de verwachte spanningspatronen met de werkelijke kenmerken van het oppervlak.
Oceaan
De opzet die het beste overeenkwam met de waargenomen oppervlaktekenmerken, gaf aan dat er ongeveer 100 tot 500 miljoen jaar geleden een enorme oceaan onder het ijzige oppervlak van Miranda schuil moet zijn gegaan. Volgens de studie was deze ondergrondse oceaan minstens 100 kilometer diep en lag ze verborgen onder een ijzige schil van maximaal 30 kilometer dik. Gezien het feit dat Miranda een straal van slechts 235 kilometer heeft, zou die oceaan bijna de helft van de maan hebben ingenomen.
Getijdenkrachten
Volgens de onderzoekers speelden de getijdenkrachten tussen Miranda en naburige manen een belangrijke rol bij de vorming van die oceaan. Deze regelmatige gravitationele aantrekkingen kunnen worden versterkt door orbitale resonanties, waarbij de omlooptijd van elke maan rond de planeet in een exacte verhouding staat tot die van de andere manen. Een voorbeeld hiervan zijn de Jupitermanen Io en Europa, die een 2:1 resonantie hebben: voor elke twee omwentelingen van Io om Jupiter maakt Europa er precies één. Dit resulteert in getijdenkrachten die de oceaan onder het oppervlak van Europa in stand houden.
Rubberballen
Deze orbitale configuraties en de daaruit voortvloeiende getijdenkrachten vervormen de manen als rubberballen, wat zorgt voor wrijving en warmte die hun binnenste warm houdt. Dit leidt ook tot spanningen die het oppervlak breken en een gevarieerd geologisch patroon creëren. Numerieke simulaties suggereren dat Miranda en haar naburige manen in het verleden waarschijnlijk zo’n resonantie hebben gehad, wat een mechanisme zou kunnen zijn geweest om Miranda’s binnenste te verwarmen en een ondergrondse oceaan te vormen en te behouden.
Afkoelen
Op een gegeven moment verloor dit ‘dansende’ systeem van manen zijn synchronisatie, wat het opwarmingsproces vertraagde. Hierdoor begon het binnenste van de maan af te koelen en te stollen. Het team denkt echter niet dat Miranda’s binnenste volledig is bevroren. Als de oceaan helemaal was bevroren, zou deze zijn uitgedijd en karakteristieke scheuren op het oppervlak hebben veroorzaakt, maar die zijn er niet. Dit wijst erop dat Miranda nog steeds aan het afkoelen is – en mogelijk nu nog steeds een oceaan onder haar oppervlak heeft. Onderzoeker Caleb Strom merkt op dat deze huidige oceaan waarschijnlijk relatief dun is. “Maar de mogelijkheid van een oceaan in een van de verste manen van ons zonnestelsel is hoe dan ook bijzonder opvallend”, zegt hij.
Enceladus
De ontdekking is opmerkelijk. Zo is al weleens eerder geopperd dat vier van de grote manen die Uranus rijk is mogelijk over een ondergrondse oceaan zouden beschikken. Maar niet Miranda; met een diameter van 470 kilometer zou deze maan te klein zijn om oceaan te herbergen. Maar die veronderstelling kan nu worden herzien. Dit is overigens niet de eerste keer dat eerdere aannames op de helling worden gezet. Vóór de aankomst van het ruimtevaartuig Cassini in 2004 dachten veel wetenschappers dat bijvoorbeeld ook Enceladus een bevroren bol van ijs en steen was, maar het bleek een wereldwijde oceaan en actieve geologische processen te hebben. “Weinig wetenschappers verwachtten dat Enceladus geologisch actief zou zijn”, stelt onderzoeker Alex Patthoff. “Maar op dit moment spuit ze waterdamp en ijs uit haar zuidelijke halfrond.” Enceladus is tegenwoordig een belangrijk doel in de zoektocht naar buitenaards leven.
Leven op Miranda?
Miranda zou een vergelijkbaar geval kunnen zijn. Qua grootte en samenstelling lijkt ze op Enceladus. Bovendien vonden onderzoekers vorig jaar aanwijzingen dat ze actief materiaal in de ruimte uitstoot. Als ze een oceaan heeft (of had), zou ze in de toekomst een interessante plek kunnen zijn voor onderzoek naar leefbaarheid en leven.
Nordheim waarschuwt echter dat er nog te veel onbekend is over Miranda en de manen van Uranus om te speculeren over het bestaan van leven. “We zijn er niet zeker van of ze überhaupt een oceaan heeft totdat we teruggaan en meer gegevens verzamelen”, merkt hij op. “We halen nu het laatste beetje informatie uit de beelden van Voyager 2. Voor nu zijn we enthousiast over de mogelijkheden en willen we graag terugkeren om Uranus en zijn mogelijke oceaanmanen in detail te onderzoeken.”