ميرندا، القمر الجليدي الغامض لكوكب أورانوس، قد يحتوي على محيط سائل تحت سطحه

تشير دراسة حديثة إلى أن ميرندا، إحدى لونات كوكب أورانوس، قد تحتوي على محيط سائل تحت سطحها. هذه الاكتشافات قد تفسر التكوينات الجيولوجية الغريبة على شكل خطوط وقمم التي تم رصدها في الصور التي نقلتها مركبة فويجر 2 خلال مرورها في عام 1986. تتعارض هذه النتائج مع الافتراضات السابقة حول تكوين ميرندا وتركيبها، مما يجعلها من بين البيئات المحتملة الملائمة للحياة في نظامنا الشمسي.

تقع ميرندا على بعد 2.7 مليار كيلومتر من الأرض، وتعتبر القمر الأكثر قربًا من بين خمسة أقمار تدور حول أورانوس. تتميز بجيولوجيتها السطحية الغريبة. تشير الصور التي التقطتها فويجر 2 خلال مرورها في يناير 1986 إلى وجود تكتونية واسعة النطاق في نصفها الجنوبي، بما في ذلك قمم مركبة، ومنحدرات وعرة، ونظام ضخم من الشقوق يمتد عبر كامل نصف الكرة. تشير هذه التضاريس إلى نشاط جيولوجي حديث نسبيًا لا يتوافق مع الافتراضات التقليدية بشأن تطورها.

يقترح الباحثون أن هذه التكوينات ناتجة عن تأثيرات المد والجزر (القوى الجاذبية الناتجة عن التفاعل المداري بين الأقمار الأخرى والكوكب الأم)، مما يؤدي إلى تسخين داخلي. ومع ذلك، من المفترض أن كل الحرارة المتبقية من هذا النوع قد تلاشت منذ زمن طويل بسبب عدم تزامن مسارات الأقمار حول أورانوس. بالإضافة إلى ذلك، نظراً لصغر حجمها وقدمها وابتعادها عن الشمس، يُقبل بشكل عام أن ميرندا متجمدة بالكامل. ومع ذلك، فإن المحاكاة الجديدة التي أجراها فريق من جامعة جونز هوبكنز وجامعة داكوتا الشمالية (UND) تشير إلى أن هذه التكوينات الجيولوجية ناتجة عن وجود محيط سائل تحت سطحها.

يقول توم نوردهيم، أحد مؤلفي الدراسة في بيان صادر عن مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز: “اكتشاف دليل على وجود محيط داخل جسم صغير مثل ميرندا هو أمر مدهش للغاية”. ويضيف: “هذا يعزز فكرة أن بعض أقمار أورانوس قد تكون مثيرة جداً للاهتمام – قد يكون هناك عدة عوالم محيطية حول إحدى أبعد الكواكب في نظامنا الشمسي، وهو ما يعد أمرًا مثيرًا وغريبًا في الوقت نفسه”.

محيط داخلي بعمق 100 كيلومتر قبل 100-500 مليون سنة

لتفسير الجيولوجيا الغامضة لميرندا، قام فريق الدراسة الجديدة بإجراء هندسة عكسية للتضاريس المرصودة في صور فويجر 2. يتضمن ذلك إجراء محاكيات تهدف إلى اكتشاف العمليات الداخلية التي يمكن أن تؤدي إلى هذه التكوينات استجابة لتأثيرات المد والجزر. بعد رسم خريطة للميزات المختلفة لسطح القمر الطبيعي، طور الباحثون نموذجًا حاسوبيًا لاختبار الهياكل الداخلية التي قد تتوافق مع تلك التكوينات.

“تساعدنا هذه الدراسة على فهم الشروط اللازمة لتحويل قمر جليدي إلى عالم محيطي، وهو أمر ذي صلة بتقييم صلاحية السكن للأقمار الجليدية في النظام الشمسي الخارجي“، يوضح كاليب ستروم من UND، المؤلف الرئيسي للدراسة – التي تم تفصيلها في مجلة “Journal of Planetary Science”.

أظهرت المحاكيات أنه لكي تتشكل هذه التضاريس، كان يجب أن يكون هناك محيط واسع تحت السطح الجليدي لميرندا قبل 100 إلى 500 مليون سنة. كان هذا المحيط عمقه لا يقل عن 100 كيلومتر، وكان محاصرًا تحت طبقة جليدية بسماكة 30 كيلومترًا – وهو أمر مدهش لجسم يبلغ نصف قطره 235 كيلومترًا فقط.

تعتبر التأثيرات المدية بين ميرندا والأقمار الأخرى لأورانوس هي السبب وراء تشكيل هذا المحيط. من المفترض أن هذه التفاعلات الجاذبية العادية قد تم تضخيمها بواسطة التآزر المداري، وهي العمليات التي يحدث فيها تطابق بين فترة مدار قمر حول كوكبه الأم وعدد صحيح من دورات قمر آخر. على سبيل المثال، تمتلك أقمار يوفو وأوروبا، التي تدور حول كوكب المشتري، تآزرًا بنسبة 2:1، مما يعني أنه خلال دورتين ليوفو حول المشتري، تقوم أوروبا بدورة واحدة. أدى ذلك إلى تأثيرات مدية ساهمت في الحفاظ على وجود محيط سائل تحت سطح أوروبا.

قبل مئات الملايين من السنين، كانت التأثيرات المدية المضخمة قد شوهت أقمار أورانوس كما لو كانت كرات مطاطية، مما أدى إلى توليد قوى احتكاك تنتج حرارة كافية للحفاظ على وجود محيط سائل داخلي ضمن ميرندا. وقد تولدت عن ذلك ضغوط ميكانيكية أدت إلى تشكيل الطيات والشقوق على السطح.

محيط سائل متبقي حتى اليوم؟

ومع ذلك، يُفترض أن مدارات الأقمار الطبيعية لأورانوس قد تزامنت في مرحلة ما، مما قلل من التآزر المداري وبالتالي تأثير المد والجزر. نتيجة لذلك، بردت داخل ميرندا وتصلبت بمرور الوقت. ومع ذلك، يقدر الباحثون أن الداخل ليس متجمدًا بالكامل، وأن هناك احتمال لوجود محيط سائل تحت السطح.

إذا كانت داخل القمر متجمدة بالكامل، فإن ذلك كان سيؤدي إلى تمدد (لأن الماء الصلب له حجم أكبر من الماء السائل) مما كان سيتسبب في المزيد من الشقوق على السطح، وهو ما لا يظهر في صور فويجر 2. على الرغم من أن هذا المحيط الداخلي المتبقي قد يكون رقيقًا نسبيًا في الوقت الحالي، إلا أن “فكرة وجود محيط داخل أحد أبعد الأقمار في النظام الشمسي مثيرة للاهتمام”، كما يشير ستروم.

تؤكد هذه النتائج أن التوقعات الأولية حول الأقمار الجليدية للعملاق الغازي قد تكون أحيانًا خاطئة. ومن الجدير بالذكر أن هذا قد حدث سابقًا مع إنسيلادوس، إحدى أقمار زحل، حيث تم تأكيد وجود محيط سائل تحت سطحها فقط بعد مرور مركبة كاسيني في عام 2004. أصبح القمر الآن أحد الأهداف المفضلة في البحث عن الحياة الخارجية. يمكن أيضًا أن تكون ميرندا واحدة من هذه الأهداف، نظرًا لتشابه حجمها وتركيبها مع إنسيلادوس. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البيانات قبل أن نتمكن من تأكيد بشكل قاطع أنها تحتوي على محيط سائل داخلي.