Miranda, det innersta av Uranus fem månar, har ett "Frankenstein" -liknande utseende: det ser ut som om det var sammansatt från delar som inte riktigt passade ihop ordentligt. Dessutom har den otroligt varierande ytfunktioner inklusive kanjoner upp till 12 gånger djupare än Jordens Grand Canyon, slagkratrar, klippor och parallella spår som kallas sulci.
Under åren har olika hypoteser presenterats i ett försök att redogöra för Mirandas gåtfulla utseende. Först trodde vara resultatet av en katastrofisk påverkan, sönderdelning och efterföljande återmontering, tror forskare nu att några av Mirandas funktioner kan ha påverkats av Uranus själv, och är resultatet av konvektion: termiskt inducerad uppblåsning från tidvattenkrafter från planeten .
Miranda upptäcktes 1948 av Gerard Kuiper. Även om det bara är 293 mil (471 kilometer) i diameter (ungefär en sjunde av jordens måne,) har den ett av de konstigaste och mest varierade landskapen i vårt solsystem.
Central för den nya forskningen var analys av tre mycket stora, geometriska formade funktioner kända som korona, som endast finns på en annan planetkropp. Coronae identifierades först på Venus 1983 av Venera 15/16 radarbildningsutrustning.
En ledande teori om deras bildning har varit att de bildas när varma, underytande vätskor stiger till ytan och bildar en kupol. När kanten på kupolen svalnar, kollapsar mitten och varm vätska läcker ut sidorna och bildar en kronliknande struktur eller korona. På grundval av denna förutsättning uppstår sedan frågan om vilken mekanism / processer i Mirandas förflutna värmde dess inre tillräckligt för att producera varma underytvätskor som resulterade i koronabildning. Forskare tror att tidvattenuppvärmningen spelade en viktig roll i bildandet av koronaen, men processen genom vilken denna inre uppvärmning ledde till dessa funktioner har förblivit oklar.
Omfattande 3D-datorsimuleringar utförda av Brown Universitys Noah P. Hammond och Amy C. Barr har gett resultat som överensstämmer med de tre koronaerna som ses på Miranda. I sitt papper med titeln "Global resurfacing of Uranus's Moon Miranda by Convection" sammanfattar Hammond och Barr sina resultat på följande sätt:
”Vi upptäcker att konvektion i Mirandas isskal som drivs av tidvattenuppvärmning kan generera den globala distributionen av korona, den koncentriska orienteringen av subparallella åsar och dalar och den termiska gradienten som impliceras av böjning. Modeller som står för eventuell distribution av tidvattenvärme kan till och med matcha de exakta platserna för koronaen efter en omorientering på 60 °. ”
Genom att använda Saturnus månen Enceladus som en baslinje på grund av dess likhet i storlek, sammansättning och omloppsfrekvens till Miranda, uppskattar originalberäkningar att så mycket som 5 GW tidvattensspridningskraft kunde genereras. Hammond och Barrs simuleringsresultat indikerar nästan dubbelt så mycket energi som skulle ha skapats:
"Simuleringar som matchar den termiska gradienten från böjning har totala effektutgångar på nära 10 GW, något större än den totala effekten som vi förutspår kunde genereras under orbital resonans."
Resultat från Hammond och Barrs simuleringar ger en preliminär uppsättning svar som strävar efter att låsa upp mysterierna för Mirandas bisarra utseende. Framtida simuleringar och studier av tidvattenuppvärmningens komplexa natur kommer att bygga vidare på dessa resultat för att ge ytterligare inblick i den gåtfulla månen vi kallar Miranda.
"Global resurfacing of Uranus's Moon Miranda by Convection," publicerades online den 15 september 2014 i GEOLOGY, en tidskrift för The Geological Society of America. Du kan läsa sammanfattningen här.
