Tip: Gigant de gheață
Distanța față de Soare: 2.870.972.200 km (în medie 19.2 UA adică de aproximativ 20 de ori mai îndepărtată de Soare în comparație cu Terra)
Perioada orbitală: 84,02 ani (30 667 zile pământene)
Perioada de rotație: 17,24 ore pământene
Diametru: 51,118 km la Ecuator (4,01 x diametrul Terrei)
Temperatura medie în atmosferă: – 195°C
Sateliți: 28
Uranus. Cea de-a șaptea planetă de la Soare și cea de-a treia ca diametru dintre toate planetele Sistemului Solar. Planeta cu cea mai bizară poziție în raport cu orbita sa dintre toate celelalte… Dar să începem cu începutul!
În antichitate, planeta Uranus nu ne era cunoscută din cauza orbitei sale lente și a strălucirii sale slabe. În principiu ea poate fi observată cu ochiul liber, cu greutate însă, numai în condiții extrem de favorabile. Cel mai probabil prima observație a planetei a fost făcută de astronomul grec Hipparchus în anul 128 î.Hr. Însă există și unele teorii cum că Ptolemeu a fost cel care ar fi notat-o prima dată categorisind-o drept o stea. Așadar nu e de mirare că ea a putut fi observată numai după inventarea telescoapelor, fiind prima planetă descoperită în epoca modernă, pe data de 13 martie 1781, de către astronomul William Herschel. Inițial până și acesta a considerat-o ca fiind o cometă sau o stea difuză și doar ulterior a putut concluziona că este de fapt o planetă. Tot Heschel a încercat, fără succes, să-i stabilească numele de Georgium Sidus (”planeta georgiană”) în onoarea regelui britanic George al III-lea. Într-un tratat datând din martie 1782, Johann Bode a propus pentru acest corp ceresc numele de Uranus, versiunea latinizată a numelui zeului grec al cerului, Ouranos. Așa se face că actuala sa denumire se leagă tot de mitologie și mai precis de tatăl primei generații de titani și nu de al vreunui zeu ai Romei antice, precum restul planetelor din sistemul nostru solar
wikipedia.org
După cum menționam în articolul anterior, Uranus are un destin strâns legat de cel al vecinei sale, planeta Neptun (articol despre Neptun în LINK). Pe lângă faptul ca cele două formează perechea de planete numite ”giganții de gheață” ai sistemului nostru solar, ele au, după cum am spus anterior, un ”joc” al lor propriu în așezarea pe orbitele din jurul Soarelui. Astfel, Uranus ar fi trebuit să fie, conform caracteristicilor sale fizice și modelelor teroretice propuse de oamenii de știință (vezi Modelul de la Nisa), planeta exterioară a sistemului nostru, în locul suratei sale, Neptun. Dacă încercăm să le comparăm, vedem că Uranus este similară perechii neptuniene în ceea ce privește diametrul însă are o masă mai mică și, bineînțeles, o densitate mai mică. Nu putem să trecem cu vederea nici temperatura planetei (și mai precis a atmosferei acesteia), încă un argument în plus că ea nu se află acolo unde ar trebui: deși este mai aproape de Soare decât Neptun, ea este cea mai rece planetă a sistemului nostru solar!!! De asemenea, are și o gravitație, măsurată la suprafață, ușor inferioară dar și o perioadă de rotație asemănătoare, doar cu aproximativ o oră mai lungă.
Atmosfera celor doi giganți este și ea similară, ea fiind compusă din heliu, hidrogen și metan în proporții asemănătoare. O trăsătură distinctivă a atmosferei uraniene o reprezintă însă prezența hidrogenului sulfurat, un gaz pe care îl putem recunoaște ușor, el fiind produs și de ouăle stricate aici, pe Pământ. Viteza vânturilor uraniene poate ajunge la un maxim de 900 de km/h, cu o direcție retrogradă la ecuator (o mișcare opusă direcției de rotație a planetei) și cu una progradă (cu același sens cu cel în care se rotește corpul ceresc) pe măsură ce ne apropiem de polii planetei. În genere, atmosfera este una calmă, doar cu câteva zone mai turbulente cum ar fi o anume ”pată mare întunecată”, adică un vortex de 3000 de km unde vântul bate cu 960km/h.
Planeta are o structură internă tipică, standard: un nucleu stâncos, relativ mic, în a cărui compoziție intră silicați/fier-nichel, apoi o manta înghețată, partea cu adevărat substanțială a planetei peste care se găsește un înveliș exterior de gaze. Mantaua înghețată este de fapt un ocean de apă-amoniac, adică un fluid fierbinte și dens, un amestec de apă, amoniac și alți compuși cu o conductivitate electrică ridicată. Și aici, ca și pe Neptun, întâlnim același fenomen ce determină ”ploaia de diamante”, un proces prin care atomii de carbon ce formează metanul existent pe planetă se transformă în diamante microscopice, ei fiind puternic afectați de presiuni și temperaturi extreme.
Telescopul James Webb al NASA a prezentat, în 2023, o imagine a planetei ce surprinde caracteristicile sale atmosferice unice precum și aspectul inelelor. Sensibilitatea crescută a instrumentului de observare (NIRCam-Near Infrared Camera) a permis oamenilor de știință să detecteze și cele mai fine inele de praf care au fost inițial observate doar de sonda spațială Voyager 2 în anul 1986 (singurul ”observator” trimis de pământeni până acum spre Uranus) și de Observatorul Keck prin unele mijloace optice adaptate
Imaginea este una deosebită căci înfățișează nu doar sateliții planetei ca niște puncte mici albastre în jurul inelelor bine evidențiate ale planetei dar și calota sa polară nordică. După cum am menționat anterior, ziua uraniană este una scurtă și acest lucru îngreunează, în mod evident, cuprinderea sub forma unei singure imagini a întregului sistem planetar de vreme ce furtunile sau alte fenomene atmosferice sau simpla mișcare rapidă a lunilor uraniene fac acest lucru aproape imposibil. Imaginea este reprezentativă pentru Uranus și ea pune accent pe adevărata sa culoare, de o nuanță frumoasă de albastru, captată de camera Near-Infrared (NIRCam) a telescopului care combină date recepționate prin 2 filtre de 1.4 and 3.0 microni. Trebuie să știm că această culoare se datorează atmosferei bogate în metan care absoarbe lumina roșie și o reflectă pe cea verde-albastră.
Trebuie să acordăm o deosebită atenție inelelor sale, tot așa cum o fac și oamenii de știință care au observat unicitatea acestora. Când vine vorba despre ele știm precis ca Jupiter are patru, Neptun are cinci, iar Saturn are mii de asemenea inele. Despre cele uraniene nu am știut foarte multe până acum deoarece acestea reflectă foarte puțină lumină în lungimile de undă optice și infraroșu apropiat, unde care sunt utilizate în mod obișnuit pentru observațiile ce se fac în sistemul solar. În fapt, inelele sunt atât de difuze încât nici măcar nu au fost descoperite până în anul 1977 – inelele jupiteriene au fost descoperite in 1979, iar cele ale lui Neptun, in 1984.
Abia recent, în ultimii ani, după ce au scanat planeta pentru a determina structura atmosferei conform temperaturii sale, astronomii au fost uimiți să constante evidențierea inelelor, în special al inelului epsilon, în aceste imagini ”termale”. În primul rând s-a putut determina temperatura acestor inele, de 77 de grade Kelvin (temperatura de fierbere a azotului lichid la presiune atmosferică standard), în deplin contrast cu temperatura ”suprafeței” planetei, de doar 47 de grade Kelvin. La acest fapt straniu se adaugă și bizareria compoziției lor. Până și pozele făcute de sonda Voyager 2 în 1986 au arătat că ceva ”lipsește” acestor inele dacă e să le comparăm cu cele din jurul planetelor vecine. Acestea nu conțin nici particule fine de praf, cum este cazul celor joviene sau neptuniene, nici nu sunt alcătuite din bolovani uriași laolaltă cu zone cu particule mai fine precum faimoasele inele saturniene. În schimb, Uranus are inele formate din roci de mărimea unor mingi de golf și multiple straturi de praf situate între aceste inele.
Oamenii de știință se străduiesc să descifreze misterul originii lor și acceptă ca posibile teorii: asteroizi capturați de gravitația planetei și apoi pulverizați, resturi rămase de la formarea planetei (deși se pare că ele sunt relativ tinere, de cel mult 600 de milioane de ani), resturi de la posibilul impact ce a ”răsturnat” planeta sau de la lunile sale, etc. La toate mistere se adaugă și cel al albedoului lor care este unul foarte mic, inelele fiind foarte întunecate, negre precum cărbunele, dar și foarte înguste prin comparație cu cele saturniene. Cel mai lat inel, inelul epsilon, are lățimi ce variază de la 20 la 100 de km față de cele de sute sau zeci de mii de km lățime ale inelelor planetei Saturn.
Molter et al., arXiv, 2019
Însă de departe, cel mai mare mister pentru care planeta Uranus este cunoscută, este cel al rotației sale răsturnate, fapt ce determină anotimpuri cu vreme extremă pe o planetă cu poli ce se bucură de ani de lumină neîntreruptă urmați de ani de beznă totală. După cum am spus anterior, această poziție bizară este cea care ne face să credem că planeta ascunde multe alte secrete. Toate celelalte planete se se rotesc în jurul unei axe aproape perpendiculare pe planul orbitei în jurul Soarelui și o fac în același sens în care se rotesc pe orbită. Care să fie însă cauza pentru care Uranus face excepție de la această regulă și este aproape răsturnat?? Planeta se învârte pe orbită cu axa de rotație ”culcată” în planul orbital, chiar puțin sub acest plan, adică este o lume întoarsă cu susu-n jos. Însăși mișcarea sateliților planetei ne dovedesc această poziție bizară de vreme ce ei se rotesc în jurul liniei ecuatorului uranian și ne arată că polul lui nord e înclinat cu mai mult de 90 de grade. Sistemul de inele au o poziție similară cu cea a sateliților. În consecință polii nord și sud sunt îndreptați alternativ, timp de jumătate din anul uranian care durează aproximativ 84 de ani pământeni, fie către Soare, fie în direcția opusă acestuia.Totodată, din cauza înclinării mari, pe jumătate de planetă este noapte timp de 21 de ani, zi și noapte alți 21, noapte 21 de ani și iar zi și noapte timp de 21 de ani. În acest fel putem trage concluzia că a existat un eveniment semnificativ prin care nu doar orbita uraniană ci și planele orbitale ale sateliților s-a înclinat in mod asemănător.
Și totuși… care să fie cauza unei asemenea înclinări de axă?
Una dintre teorii propune existența unui satelit de dimensiuni mari, situat la mică distanță, care ar fi produs o oscilație semnificativă a planetei în timpul mișcării sale de rotație. În timp, printr-un efect cumulativ, mișcarea oscilatorie ar fi înclinat planeta determinând, în cascadă, și deplasarea orbitelor sateliților. Însă satelitul uriaș nu a rămas alături de Uranus ci a fost ejectat sub influența unui alt corp ceresc cu care planeta s-a întâlnit ulterior. Cea de-a doua ipoteză este poate cea mai agreată și presupune că planeta a fost, la un moment dat, după finalizarea procesului său de formare, lovită de un planetoid (=planeta mică sau satelit) de dimeniuni impresionante (probabil atât de mare cât Pământul nostru sau chiar mai mare) care a răsturnat-o fiind ulterior absorbit de planetă. Astfel s-ar explica existența sateliților actuali ca rămășite datorate acestui impact precum și a câmpului magnetic neregulat ce ar putea să aibă legătură cu structura și compoziția internă uraniană. O mică variație a acestei teorii presupune nu doar o ciocnire ci mai multe, consecutive, care să fi condus la starea actuală a planetei. Trebuie spus, însă, ca niciuna dintre aceste teorii, indiferent de versiunile lor, nu explică pe deplin bizareria acestui corp ceresc misterios.
După cum spuneam anterior, și câmpul magnetic uranian este și el special. Trebuie menționat faptul că poziționarea axei de rotație a planetei aproape paralelă cu planul de orbită al planetelor din sistemul solar a îngreunat determinarea poziției polilor magnetici. Oamenii de știință au fost nevoiți să urmărească aurolele ultraviolete ale planetei, niște fenomene similare cu cele care se observă și pe Terra, produse de interacțiunea particulelor din vântul solar cu magnetosfera uraniană. Datele recente, colectate de Telescopul spațial Hubble între anii 2011 și 2022, au contribuit la stabilirea cu o precizie excepțională, chiar în decursul acestui an, a polilor magnetici dar mai ales a duratei unei zile pe Uranus. Fără o măsurătoare corectă și utilizând unele calcule făcute pe presupuneri greșite conform datelor culese de sonda spațială Voyager 2 în timpul survolului său din 1986, oamenii de știință foloseau sisteme de coordonate depășite ce deveneau rapid tot mai inexacte. Astfel se face că acum s-a stabilit, în mod exact, că durata unei zile uraniene este de 17 ore, 14 minute și 52 de secunde, cu 28 de secunde mai mult decât se credea anterior. Deși descoperirea poate părea nesemnificativă, ea este una extrem de importantă, fiind cea mai precisă măsurătoare realizată vreodată pentru o planetă atât de îndepărtată din sistemul nostru solar, ea depășind chiar și pe cele făcute pentru rotația planetei Jupiter. Acest nou sistem de coordonate vor servi la pregătirea pentru viitoarea misiune spre Uranus.
Nu omitem să menționăm nici unicitatea acestei axe a polilor magnetici și orientarea sa răsturnată în raport cu axa de rotație și care face ca planeta să aibă o magnetosferă variabilă dar și să fie planeta cu un câmp magnetic generat de un mecanism absolut diferit de cel existent pe Terra, Jupiter sau Saturn.
Sateliții planetei erau la ultima numărătoare în număr de 28 și intră în 3 mari categorii după cum urmează: 14 luni interioare, 5 luni mari și 10 luni neregulate. Acești sateliți sunt cunoscuți ca ”luni literare” pentru că ele și-au primit numele de la personaje din opera marelui William Shakespeare împreună cu alte câteva care preiau nume ale personajelor lui Alexander Pope. Cele 5 luni de dimensiuni mari se numesc Miranda, Ariel, Umbriel, Titania și Oberon. Cea mai recentă lună uraniană s-a descoperit în noiembrie 2023 și poartă momentan numele de S/2023 U1 și va primi și ea tot o denumire de personaj literar.
Adaugăm aici câteva caracteristici ale acestor sateliți mari ce îi face să fie speciali.
Începem cu Miranda. Satelitul ne arată unul dintre cele mai variate și bizare peisaje dintre toate corpurile extraterestre, cum ar fi niște ”coroane” unice în întregul sistem solar. Ele sunt niște zone de văi și creste separate de terenuri pline de cratere prin limite foarte bine definite și care dau împreună impresia unui puzzle din piese absolut diferite. Satelitul dispune de canioane de 12 ori mai adânci decât Marele Canion și unde o bucată de rocă desprinsă din vârful celei mai înalte formațiuni va avea nevoie de 10 minute să ajungă pe fundul văii grație gravitației mici specifice satelitului. La fel ca și ceilalți sateliți mari, Miranda ar fi compusă din cantități egale de apă înghețată și silicați iar singura diferențiere față de ceilalți 4 ar fi orbita sa ușor înclinată.
Ariel are o suprafață ce pare a fi cea mai tânără dintre toate celelalte. El arată planetei aceeași față, tot așa cum face și Luna noastră cu Pământul. Măsurătorile demonstrează că temperatura suprafeței satelitului crește și descrește extrem de rapid, în funcție de cantitatea de energie solară fără a avea o ”inerție termică” ceea ce ne face să ne gândim că el are o suprafață poroasă (rezultat al impactului micrometeoriților vreme de eoni) și care izolează termic straturile de sub suprafața planetei și le păstrează reci.
Umbriel este cel mai întunecat satelit și reflectă doar 16% din lumina ce vine de la Soare, o trăsătură similară zonelor înalte de pe Luna noastră. Voyager 2 a surprins un soi de inel bizar mai luminos pe suprafața acestuia și una din teorii ar susține că este vorba despre depozite de gheață asociate unui crater de impact.
Titania este cea mai mare una uraniană și a fost descoperită încă din 1787 de astronomul William Herschel. Are o culoare neutră, gri, un sistem proeminent de văi, și posibile depozite de gheață.
Oberon, descoperit și el tot de W. Herschel, este plin de cratere și are cel puțin un lanț muntos care se înalță la aproximativ 6 km față de restul reliefului înconjurător.
În ceea ce privește viitorul explorărilor acestei planete, el este una dintre prioritățile Agenției Spațiale Americane. Una dintre idei a fost să trimită chiar sonda spațială Cassini, care orbita planeta Saturn, pe o traiectorie de ”scăpare” spre Uranus și Neptun. Planul a fost abandonat din cauza multiplelor riscuri dar și a combustibilului insuficient pentru această manevră. Cu toate acestea, sonda Cassini a captat o imagine a planetei în 2014 (înainte de a fi programat pentru impactul său cu Saturn în 2017), de la o distanță de aproximativ 988600 km, în care aceasta apărea ca un mic punct albastru pal.
Acest lucru nu împiedică NASA să pregătească o nouă misiune spre Uranus și Neptun, cu o posibilă lansare în 2034, an care dacă este ratat, va fi urmat de o mai lungă așteptare. Și de ce asta? Pentru că, doar odată la 12 ani, Pământul nostru, Jupiter, Uranus și Neptun se aliniază oferindu-ne oportunitatea pentru lansarea unei misiuni comune. De asemenea China a anunțat, și ea, lansarea unei sonde, pentru o călătorie de peste 14 ani către Uranus, în anul 2045.
Ar mai fi multe de povestit despre această planetă îndepărtată și rece, o planetă care, la fel ca și Neptun, nu ne lasă să îi întrevedem prea ușor istoria zbuciumată, caracteristicile fizice ori dinamica, într-un cuvânt, secretele…însă ne așteaptă și alte mistere în drumul nostru către Soare…Călătoria continuă! 🙂
