Nhìn từ xa, Ariel chỉ là một thế giới băng giá nhỏ bé quanh Sao Thiên Vương. Một nghiên cứu đăng trên Icarus cho rằng Ariel có thể từng sở hữu một đại dương nước ngầm sâu khoảng 170 km.

Ngày nay, đại dương này không còn tồn tại ở dạng đó, nhưng dấu vết của nó có thể vẫn được lưu giữ trong những hệ thống đứt gãy và địa hình biến dạng trên bề mặt.

Ariel có đường kính khoảng 1.159 km, là mặt trăng lớn thứ tư trong hệ thống Sao Thiên Vương. Các hình ảnh do tàu Voyager 2 thu được năm 1986 cho thấy bề mặt Ariel có nhiều hố va chạm, rãnh, đứt gãy và những vùng địa chất tương đối trẻ.

Một số khu vực còn có dấu hiệu có thể liên quan đến cryovolcanism, hiện tượng tương tự núi lửa nhưng thay vì dung nham nóng chảy, vật chất phun ra có thể là nước, băng hoặc các chất dễ bay hơi.

Mặc dù có kích thước tương đối nhỏ, bề mặt của Ariel lại vô cùng phức tạp, Caleb Strom, nhà khoa học hành tinh và tác giả chính của nghiên cứu cho biết, các đặc điểm cổ xưa như miệng hố va chạm nằm cạnh địa hình trẻ hơn nhiều.

Một số vùng bằng phẳng thậm chí có thể được hình thành thông qua quá trình núi lửa băng, một quá trình trong đó nước, băng hoặc các vật liệu dễ bay hơi khác phun trào từ một thế giới băng giá chứ không phải từ đá nóng chảy.

Các nhà nghiên cứu tập trung vào lực thủy triều. Khi Ariel chuyển động quanh Sao Thiên Vương, lực hấp dẫn của hành tinh liên tục kéo và nén mặt trăng. Nếu quỹ đạo Ariel từng lệch khỏi hình tròn nhiều hơn hiện nay, những lực này có thể mạnh hơn đáng kể.

Các nhà nghiên cứu xây dựng mô hình máy tính để tính toán lực thủy triều và đối chiếu chúng với vị trí những vết nứt quan sát được trên bề mặt.

Kết quả cho thấy Ariel có thể từng có độ lệch tâm quỹ đạo khoảng 0,04, cao hơn khoảng 40 lần giá trị hiện nay.

Con số 0,04 vẫn khiến quỹ đạo nhìn gần như tròn, nhưng đối với lực thủy triều, khác biệt này rất quan trọng. Nó có thể khiến Ariel liên tục bị kéo giãn và nén khi khoảng cách với Sao Thiên Vương thay đổi.

Mô hình cho thấy nếu Ariel từng có quỹ đạo như vậy, lực thủy triều đủ mạnh để tạo ra ứng suất làm nứt lớp băng trên bề mặt.

Quan trọng hơn, mô hình phù hợp với khả năng Ariel từng có một đại dương ngầm sâu khoảng 170 km trong quá khứ địa chất tương đối gần, có thể từ 1 đến 2 tỷ năm trước.

Để so sánh, độ sâu trung bình của Thái Bình Dương chỉ khoảng 4 km.

Phát hiện này đáng chú ý vì nó nối tiếp một nghiên cứu trước đó của cùng nhóm về Miranda, một mặt trăng khác của Sao Thiên Vương. Miranda cũng có những dấu hiệu cho thấy từng tồn tại nước lỏng dưới bề mặt.

Điều đó dẫn tới khả năng hệ Sao Thiên Vương từng có nhiều “thế giới đại dương” hơn người ta nghĩ.

Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa biết chính xác đại dương trên Ariel hình thành khi nào, tồn tại bao lâu và liệu nó có từng tạo điều kiện thuận lợi cho hóa học tiền sinh học hay không. Nghiên cứu hiện chỉ tập trung vào cấu trúc bên trong và lịch sử địa chất.

Một vấn đề khác là Voyager 2 mới chỉ quan sát kỹ một phần Ariel. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cho rằng một tàu thăm dò Sao Thiên Vương trong tương lai có thể kiểm chứng giả thuyết bằng cách chụp ảnh bán cầu phía bắc chưa được quan sát và tìm những vết nứt mà mô hình dự đoán.