Uranüs'ün uydusu Ariel'in buz kabuğunda 170 kilometrelik eski bir okyanusun izleri

Uranüs'ün beş büyük uydusundan biri olan Ariel'in yüzeyini yaran devasa kırıklar, buz kabuğun altında bir zamanlar geniş bir okyanus bulunduğuna işaret ediyor. Caleb Strom, Alex Patthoff ve Tom Nordheim'ın da aralarında bulunduğu bir ekibin Icarus dergisinde yayımladığı modelleme çalışmasına göre, Ariel geçmişte bugünkünden çok daha basık bir yörüngede dolanırken Uranüs'ün gelgit kuvvetleri kabuğu gerip sıkıştırdı. Gözlenen yapıların oluşabilmesi için kabuğun altında kalınlığı 170 kilometreye ulaşabilen bir sıvı su katmanı gerekiyor.

Bir kez görülmüş bir dünya

Ariel, 1851'de William Lassell tarafından keşfedildi ve adını Shakespeare'in Fırtına oyunundaki havai ruhtan aldı. Yaklaşık 1.158 kilometre çapıyla Uranüs'ün dördüncü büyük uydusu; yapısının kabaca yarı yarıya buz ve kayaçtan oluştuğu düşünülüyor. Uranüs'e en yakın büyük uydular sıralamasında Miranda'dan sonra ikinci sırada, yaklaşık 190 bin kilometre uzaklıkta, 2,5 günde bir tur atıyor. Gezegen gibi o da Güneş çevresinde yan yatmış bir eksenle dolandığı için kutupları onlarca yıl süren gece ve gündüzler yaşıyor.

Ariel hakkındaki ayrıntılı bilginin neredeyse tamamı tek bir kaynaktan geliyor: Voyager 2'nin Ocak 1986'daki Uranüs geçişi. Araç o sırada uydunun yalnızca yaklaşık yüzde 35'ini, ağırlıklı olarak güney yarıküresini görüntüleyebildi. Bu sınırlı görüntülerde bile Ariel, Uranüs uydularının en parlak ve jeolojik açıdan en genç görünen yüzeylerinden birine sahip.

Ariel'in yüzeyi eski çarpma kraterleriyle daha genç, düzleşmiş alanları bir arada barındırıyor. Kabuğu boydan boya kesen grabenler, yani iki fay arasında çökmüş uzun kanyonlar, uydunun boyutuna göre Güneş Sistemi'nde ender görülen ölçeklerde. Bazı kanyonların tabanı pürüzsüz düzlüklerle kaplı. Strom'a göre bu pürüzsüz bölgelerin bir kısmı, erimiş kaya yerine su, buz ya da başka uçucu maddelerin yüzeye çıktığı kriyovolkanizmanın ürünü olabilir.

Böylesine büyük kırıkların oluşması için kabuğun bir zaman ciddi gerilmelere maruz kalmış olması gerekiyor. Ekip bu gerilmelerin kaynağını uydunun yörünge geçmişinde aradı.

Basık yörünge, esneyen kabuk

Bir uydunun yörüngesi tam daire değilse, gezegene olan uzaklığı tur boyunca değişir; buna bağlı olarak gelgit kuvvetleri de artıp azalır. Uydunun şekli her turda hafifçe uzayıp kısalır, kabuğu da bu esnemeyle gerilir. Jüpiter'in uydusu Io'daki volkanizma ve Europa'nın buz kabuğundaki çizgiler aynı mekanizmanın ürünü.

Ekip önce Ariel'deki büyük yapıları haritaladı, ardından uydunun şeklinin yörünge boyunca değiştiği bir modelle gelgit gerilmelerini hesapladı ve bu gerilmeleri yüzeydeki kırıkların konum ve yönleriyle karşılaştırdı. Sonuca göre Ariel'in yörünge basıklığı, yani dışmerkezliği, geçmişte 0,04 civarına çıkmış olabilir. Bu değer, bugünkü yaklaşık 0,0014'lük dışmerkezliğin otuz katına yakın ve Europa'nınkinin dört katı kadar.

Böyle bir yörünge Ariel'in büyük olasılıkla diğer uydularla geçmişteki bir yörünge rezonansının sonucuydu. Uydunun bir dönem Miranda ile kütleçekimsel bir rezonansa kilitlenmiş olabileceği uzun süredir öne sürülüyor.

İnce kabuk mu, kalın kabuk mu?

Model iki olası tablo çiziyor: ince bir buz kabuğunun altında 170 kilometreye ulaşan geniş bir okyanus ya da daha kalın bir kabuğun altında daha ince bir su katmanı. Her iki durumda da yüzeydeki kırıkların gözlenen ölçekte oluşabilmesi için kabuğun altında sıvı bir katman bulunması gerekiyor. Katı bir iç yapı, gelgitlerin esnetme etkisini kabuğa bu kadar güçlü aktaramıyor.

Okyanusun bugün hâlâ var olup olmadığı ise belirsiz. Yörünge zamanla daireselleştikçe gelgit ısınması azalmış ve su katmanı kısmen ya da tamamen donmuş olabilir. Araştırmacılar okyanusun ne zaman oluştuğunu ve ne kadar sürdüğünü gösteren kesin bir zaman çizelgesi kuramadı.

Uranüs'te ikiz okyanuslar

Aynı ekip daha önce Miranda için de benzer bir sonuca varmış ve bu küçük uydunun yakın jeolojik geçmişte kabuğunun altında bir okyanus barındırmış olabileceğini öne sürmüştü. Ariel bulgusuyla birlikte Uranüs sisteminin birden fazla okyanus dünyasına ev sahipliği yapmış olabileceği görüşü güçleniyor. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'ndan Nordheim, şimdiye kadar yalnızca iki uydunun güney yarıkürelerinin görüldüğünü, modellerin kuzeydeki kırık ve sırtların yerini öngörebileceğini ve bunun ancak yeni bir araçla sınanabileceğini vurguluyor.

Böyle bir araç gündemde. ABD Ulusal Akademileri'nin 2023-2032 gezegen bilimi on yıllık raporu, bir Uranüs yörünge aracı ve atmosfer sondasını en yüksek öncelikli büyük görev olarak önerdi. Ancak plütonyum yakıt üretimindeki darboğaz nedeniyle fırlatmanın 2030'ların ortasından önce gerçekleşmesi beklenmiyor. O zamana kadar Ariel'in kuzey yarıküresi, Güneş Sistemi'nin haritalanmamış büyük bölgelerinden biri olarak kalacak.