Gli otto principali pianeti del sistema solare hanno tutti le loro caratteristiche uniche. I pianeti rocciosi hanno crateri, creste, montagne e altro: prove di un passato violento e di attività interna. Tutti i pianeti tranne Mercurio hanno un’atmosfera, dove i materiali volatili formano nuvole e foschie. Sui mondi giganti gassosi si vedono comunemente strutture a bande, tempeste e flussi turbolenti. Giove, Saturno e Nettuno mostrano tutti cambiamenti spettacolari nel tempo ogni volta che abbiamo esaminato le loro atmosfere in dettaglio.
Ma non Urano. Solo tra tutti i pianeti del sistema solare, Urano è un mondo leggero, di colore blu e altrimenti privo di caratteristiche. Anche quando fu visitato da vicino dalla sonda Voyager 2, la parte più notevole della storia fu il suo aspetto irrilevante. Per l’occhio umano, Urano è l’unico pianeta senza caratteristiche interessanti. Ecco la storia scientifica del perché.
preso dalla Voyager 2, il 21 gennaio 1986. Anche se Urano ha un sacco di caratteristiche e proprietà interessanti, guardare il pianeta anche da vicino con gli strumenti della Voyager 2 non ha fornito nulla che valga la pena di scrivere a casa da un punto di vista visivo. Getty
Urano, visto dalla Terra, è solo un piccolo disco turchese. Voyager 2, che in precedenza aveva rivelato dettagli senza precedenti di tempeste e bande su Giove e Saturno, ha visto un grande globo turchese senza caratteristiche quando è arrivato su Urano. Anche aumentando al massimo il contrasto dell’immagine, non c’era praticamente nulla da vedere. Urano sembrava essere, abbastanza deludente, il pianeta più noioso che potessimo immaginare.
Inizialmente, pensavamo di aver capito perché fosse un mondo così privo di caratteristiche. Con una dimensione così piccola rispetto a Saturno o Giove, si ipotizzava che Urano non fosse in grado di generare il proprio calore interno e che fosse quindi alla temperatura che ci si aspetterebbe se fosse riscaldato dal Sole. Era blu e senza caratteristiche perché era freddo, distante e non produceva il proprio calore. La sua atmosfera superiore era una costante di 58 K. E questa sembrava essere l’intera storia.
Ovviamente, non è affatto così! Certo, è freddo e distante, e non genera molto calore interno; questa parte è vera. Ma Urano è unico tra tutti i mondi del sistema solare per una proprietà speciale che possiede: la sua rotazione. A differenza di tutti gli altri mondi, che ruotano con una certa inclinazione rispetto al piano di rotazione del Sole, Urano è praticamente su un fianco, rotolando come un barile invece di girare come una trottola.
Quando la sonda Voyager 2 è passata davanti a Urano nel 1986, era il solstizio: il lato illuminato dal Sole era una delle regioni polari di Urano. Ma con il passare degli anni e dei decenni, Urano si è spostato dal solstizio verso l’equinozio, quando la sua regione equatoriale sarebbe stata invece illuminata dal Sole. Invece di un costante afflusso di luce solare su un emisfero, che durava anni, c’era un rapido spostamento giorno/notte, che coincideva con il periodo di rotazione di Urano di circa 17 ore.
Dettagli nell’atmosfera di Urano, il terzo pianeta più grande del sistema solare. Nella luce ottica, Urano appare come un marmo blu-verde senza caratteristiche, perché il metano nella sua atmosfera superiore assorbe le lunghezze d’onda rosse della luce. Gli infrarossi scrutano attraverso la foschia di metano, rivelando cinture di nuvole più tempeste luminose che si estendono in alto sopra la maggior parte delle nuvole circostanti. Queste due viste mostrano gli emisferi orientale e occidentale. Rivelano anche gli stretti anelli di Urano. Lawrence Sromovsky, Univ. Wisconsin-Madison/W.M. Keck Observatory
Siccome Urano impiega 84 anni terrestri per completare una rivoluzione intorno al Sole, ciò significa che impiega 21 anni terrestri per andare dal solstizio all’equinozio. Con la Voyager 2 che l’ha sorvolato al solstizio nel 1986, questo implicava che il momento migliore per vederlo sarebbe stato nel 2007, quando era all’equinozio. Non avevamo un’altra missione pronta a partire in quel momento, ma avevamo il telescopio spaziale Hubble.
Come potete vedere, sopra, ci sono tutte le caratteristiche che avreste sperato per la prima volta. Ci sono nuvole vorticose, tempeste, e anche le caratteristiche bande atmosferiche. Ci sono macchie scure e macchie chiare, foschie e regioni chiare, con colori differenziali alle diverse latitudini uraniane. Invece di un mondo monocromatico e privo di caratteristiche, abbiamo finalmente trovato l’atmosfera attiva che ci aspettavamo da sempre.
La ragione del colore uniforme di Urano durante il solstizio è dovuto alle sue temperature quando è in giorno continuo, che produce una foschia di metano. Il metano, in questo stato della materia, assorbe la luce rossa, ed è per questo che la luce solare riflessa assume quella tonalità turchese. Allo stesso tempo, la foschia di metano maschera le nuvole sottostanti, che è ciò che fa sì che Urano abbia l’aspetto senza caratteristiche che abbiamo conosciuto in modo onnipresente dopo la visita della Voyager 2.
Con i suoi 97,7° gradi di inclinazione assiale, un Urano al solstizio apparirà come un noioso Urano. Ma quella foschia di metano, così prevalente nell’atmosfera superiore di Urano, rappresenta solo l’1% superiore dell’atmosfera. Osservare in bande diverse dalla luce visibile rivelerà ancora di più le sue proprietà non uniformi.
e 2,2 micron ottenuti il 6 agosto 2014 dal telescopio Keck di 10 metri. Imke de Pater (UC Berkeley) & Keck Observatory
Perché un Urano simile all’equinozio si raffredda durante la notte, la foschia di metano passa dall’essere un aerosol dello strato superiore – che è una particella solida o liquida sospesa in un gas – a particelle che si mescolano agli strati atmosferici inferiori. Così, quando il giorno emerge di nuovo, lo strato superiore è parzialmente trasparente.
E quello che abbiamo trovato, quando questo accade, è che ci sono cambiamenti osservabili nell’atmosfera superiore, che contiene indizi per il 99% dell’atmosfera invisibile sotto di esso. Ci sono tempeste che sono presenti anche nelle vecchie informazioni della Voyager 2, visibili solo impilando più di 1.000 immagini insieme e cercando le variazioni tra i fotogrammi.
come raffigurato dalla sonda Voyager 2 della NASA, ad una distanza di 5,7 milioni di miglia. Mentre Urano potrebbe sembrare un mondo monocromatico e privo di caratteristiche, questo è in gran parte dovuto al suo orientamento e alle proprietà orbitali al momento in cui gli siamo passati accanto nel 1986. Impilando molte immagini diverse di questo mondo, una rianalisi è stata in grado di rivelare caratteristiche che originariamente non si vedevano. Getty
Secondo l’astronomo Erich Karkoschka, che ha fatto questo lavoro nel 2014:
Alcune di queste caratteristiche sono probabilmente nubi convettive causate da updraft e condensazione. Alcune delle caratteristiche più luminose sembrano nuvole che si estendono per centinaia di chilometri. L’insolita rotazione delle alte latitudini meridionali di Urano è probabilmente dovuta a una caratteristica insolita all’interno di Urano. Mentre la natura della caratteristica e la sua interazione con l’atmosfera non sono ancora note, il fatto di aver trovato questa insolita rotazione offre nuove possibilità di conoscere l’interno di un pianeta gigante.
visibili in questa vista a largo raggio del pianeta, che mostra una struttura a bande nell’atmosfera, una chiara differenza tra i poli nord e sud, e tempeste/nuvole di qualche tipo che si preparano sull’emisfero invernale di Urano. Queste immagini sono state scattate qualche anno prima dell’equinozio con il telescopio spaziale Hubble. NASA/Erich Karkoschka, Università dell’Arizona
Guardando in lunghezze d’onda di luce al di là di ciò che l’occhio umano può vedere, come l’infrarosso, possiamo costruire immagini a colori migliorati. Come ci si aspetterebbe, quando Urano è vicino all’equinozio, queste rivelano una serie di caratteristiche che sono invisibili all’occhio umano, tra cui:
- bande di struttura atmosferica,
- differenze emisferiche tra i poli rivolti verso il sole e verso lo spazio,
- turbazioni e nubi presenti nell’atmosfera superiore,
- e persino un debole sistema di anelli che probabilmente deriva da lune frantumate o distrutte dalla marea.
Ci sono anche tempeste visibili solo nell’infrarosso che si intensificano e si attenuano. Contrariamente alle nostre osservazioni iniziali, Urano è un mondo ricco di caratteristiche, ma solo se lo si guarda nel modo giusto.
È stato solo con la missione Voyager 2 che abbiamo visitato da vicino questo mondo, scoperto nel 1781. Ora sono passati 33 anni da quando ci siamo stati, e dobbiamo ancora tornarci. Non ha più questo aspetto, perché non sta più vivendo il solstizio. NASA / Voyager 2
Ci sono ancora molti misteri da risolvere sul secondo pianeta più lontano del sistema solare. Urano ha un campo magnetico stranamente inclinato ma forte, circa 50 volte la forza della Terra, che ruota come un cavatappi intorno al pianeta. La doppia presenza di carbonio e idrogeno suggerisce che, negli strati inferiori dell’atmosfera, la pressione fa cadere una pioggia di diamanti. Urano mostra una temperatura uniforme durante il solstizio, ma forti differenze di temperatura sulla sua superficie durante gli equinozi, suggerendo che qualcosa di intrinseco sta causando un ritardo tra le temperature e le stagioni. E le tempeste che vediamo, anch’esse guidate dalle stagioni, sono suggestive di un vortice più profondo nell’atmosfera, più lontano di quello che possiamo vedere.
scoperta da Hubble. Abbiamo scoperto tanta struttura negli anelli interni di Urano dal fly-by della Voyager 2, ma un orbiter potrebbe mostrarci ancora di più. Si noti che queste immagini sono state scattate nel 2005 (vicino all’equinozio), e mostrano molte caratteristiche che sono straordinariamente diverse dall’iconica immagine del solstizio scattata dalla Voyager 2. NASA, ESA, e M. Showalter (SETI Institute)
Urano, per molti, è ancora il pianeta più noioso, e suppongo che sia vero se sei disposto ad aggiungere un avvertimento: a volte. Quando Urano è al solstizio, è davvero il mondo più noioso e senza caratteristiche che si possa trovare tra i nostri otto pianeti. Ma la mancanza di una fonte di calore interna e il fatto che ruoti su un asse rovesciato ci dà anche un’opportunità unica di imparare come si comporta un pianeta gigante gassoso quando il suo bilancio energetico è guidato dal Sole.
Urano, un tempo ritenuto un mondo senza caratteristiche, si rivela incredibilmente ricco e vario. Questo mondo turchese nasconde una serie di misteri che suggeriscono una complessa struttura interna sotto l’atmosfera superiore facilmente osservabile. Finché ci sarà una differenza di energia, sia tra gli emisferi polari che tra i lati giorno e notte, ci saranno sicuramente fenomeni interessanti da indagare. Gli argomenti a favore di una missione dedicata a Urano non sono mai stati così forti.
Seguimi su Twitter. Dai un’occhiata al mio sito web o ad altri miei lavori qui.