Lontano, molto lontano dal sole, Urano ha un’atmosfera blu-verde che accenna alla sua composizione. Uno dei due giganti di ghiaccio, la composizione del pianeta differisce un po’ da Giove e Saturno in quanto è composto più da ghiaccio che da gas.
“Urano e Nettuno sono davvero unici nel nostro sistema solare. Sono pianeti molto diversi dagli altri a cui pensiamo”, ha detto la scienziata planetaria Amy Simon sul podcast Gravity Assist della NASA. “Parte del motivo per cui li chiamiamo giganti di ghiaccio è perché hanno effettivamente un sacco di ghiaccio d’acqua. Così, mentre alcuni degli altri pianeti giganti gassosi sono principalmente idrogeno ed elio, loro sono prevalentemente acqua e altri ghiacci.”
La superficie di Urano
Come gli altri giganti gassosi, Urano manca di una superficie solida e ben definita. Invece, l’atmosfera gassosa, liquida e ghiacciata si estende all’interno del pianeta. Se si dovesse atterrare – e librarsi – nel punto in cui l’atmosfera passa all’interno, si sentirebbe meno la spinta gravitazionale che si potrebbe sentire sulla Terra. La gravità su Urano è solo circa il 90% di quella della Terra; se si pesa 100 libbre a casa, si peserebbe solo 91 libbre su Urano.
“Penso che il povero Urano sia incompreso, in realtà”, ha detto lo scienziato planetario Amy Simon sul podcast Gravity Assist della NASA. “Urano ha un aspetto molto blando per la maggior parte del tempo. È una specie di pianeta blu pallido. È il vero punto blu pallido.”
Urano è il secondo pianeta meno denso del sistema solare, indicando che è composto principalmente da ghiacci. A differenza di Giove e Saturno, che sono composti prevalentemente da idrogeno ed elio, Urano contiene solo una piccola parte di questi elementi leggeri. Ospita anche alcuni elementi rocciosi, pari a qualcosa tra 0,5 e 1,5 volte la massa della Terra. Ma la maggior parte del pianeta è costituita da ghiacci, soprattutto acqua, metano e ammoniaca. I ghiacci dominano perché la grande distanza di Urano dal sole permette al pianeta di mantenere temperature frigide.
Un nucleo frigido
Mentre la maggior parte dei pianeti hanno nuclei rocciosi fusi, si pensa che il centro di Urano contenga materiali ghiacciati. Il nucleo liquido costituisce l’80% della massa del pianeta, composto principalmente da acqua, metano e ghiaccio di ammoniaca, anche se si estende solo fino a circa il 20% del raggio.
Il calore interno di Urano è inferiore a quello che gli astronomi si aspetterebbero. Il nucleo del pianeta si riscalda fino a 9.000 gradi Fahrenheit (4.982 gradi Celsius). Questo sembra caldo, ma in realtà è piuttosto fresco se paragonato ai nuclei di altri pianeti. Secondo Simon, Urano è l’unico mondo che non emette più calore dal suo nucleo di quello che riceve dal sole.
Mentre gli altri giganti gassosi sono alimentati dai loro nuclei, Urano non irradia quasi nessun calore in eccesso nello spazio. Una ragione di ciò potrebbe essere dovuta a un impatto subito dopo la formazione del pianeta. L’attuale rotazione laterale del pianeta, che gira con un angolo di 90 gradi rispetto agli altri pianeti del sistema solare, indica già una collisione. L’impatto potrebbe anche aver scavato una parte del nucleo, lasciandolo con una temperatura più bassa.
Uno strano campo magnetico
Il movimento all’interno del nucleo tende a guidare il campo magnetico di un pianeta, ma il campo intorno a Urano è strano. Abbastanza debole, nessuna indicazione di un campo è stata registrata fino a quando il Voyager 2 della NASA è arrivato sul pianeta nel 1986.
Generalmente, un campo magnetico avvolge il pianeta dai suoi poli. Sulla Terra, per esempio, il polo nord geografico è molto vicino al polo nord magnetico. Ma Urano, scoperto nel 1781, è inclinato su un lato, in modo che un polo o l’altro è puntato quasi direttamente verso il sole. Il campo magnetico del pianeta è spostato dai poli di quasi 60 gradi, creando un campo magnetico che tende ad essere più forte in un polo che nell’altro.
Anche se il campo magnetico di Urano è strano, non è unico. Nettuno, l’altro gigante di ghiaccio, vanta un campo magnetico simile, portando gli astronomi a concludere che il nucleo potrebbe non guidare i campi.
“Se si potesse pensare a due magneti incrociati tra loro, è quasi così”, ha detto Simon. “È davvero strano.”
Nel 2017, i ricercatori hanno scoperto che il campo magnetico intorno al gigante di ghiaccio potrebbe avere uno strano effetto stroboscopico. Ogni volta che il pianeta ruota (circa ogni 17,24 ore), il campo sbilenco ruzzola, aprendosi e chiudendosi come i campi magnetici si disconnettono e si riconnettono.
“Urano è un incubo geometrico,” Carol Paty, un professore associato alla Georgia Tech School of Earth & Atmospheric Sciences e co-autore dello studio, ha detto in una dichiarazione. “Il campo magnetico ruzzola molto velocemente, come un bambino che scende a testa in giù da una collina. Quando il vento solare magnetizzato incontra questo campo rotolante nel modo giusto, può ricollegarsi, e la magnetosfera di Urano passa da aperta a chiusa ad aperta su base giornaliera.”
Anelli rocciosi
Come tutti i giganti gassosi, Urano porta una serie di anelli rocciosi intorno al suo equatore. Le sottili strisce, la maggior parte larghe solo pochi chilometri, sono costituite da minuscoli pezzi di roccia e ghiaccio più piccoli di un metro. Il pianeta ha almeno 13 anelli conosciuti in due sistemi.
L’anello più esterno di Urano brilla di un blu brillante. Saturno è l’unico altro mondo del sistema solare con un anello blu. Gli anelli blu di entrambi i mondi sono associati alle lune, Saturno con Encelado e Urano con Mab.
“L’anello esterno di Saturno è blu e ha Encelado proprio nel suo punto più luminoso, e Urano è sorprendentemente simile, con il suo anello blu proprio sopra l’orbita di Mab”, Imke de Pater, professore di astronomia presso l’Università della California, Berkeley, ha detto in una dichiarazione del 2006.
Le onde nell’anello suggeriscono che il pianeta potrebbe avere più delle 27 lune conosciute.
“Ai bordi degli anelli … è quasi come se la quantità di roba sta andando su e giù in modo periodico che sembra una specie di onda, con creste e depressioni,” allora studente laureato Robert Chancia, della University of Idaho, ha detto a Space.com. “Sembra coerente con qualcosa che disturba gli anelli”, ha aggiunto.
“Sulla base dell’ampiezza di questo modello di onda e quella distanza dall’anello … e i nostri tentativi di trovare la luna nelle immagini, fondamentalmente punta verso se esistono, sono piuttosto piccole”, ha detto Chancia. Ha stimato che le lune, se esistono, sono probabilmente più piccole di 3 miglia (5 chilometri) di raggio.
Oltre a puntare verso lune potenzialmente invisibili, i sottili anelli di stretto possono anche aiutare i ricercatori a capire di più sul pianeta.
“Gli anelli sono grandi perché sono un modo che possiamo effettivamente fare l’equivalente della sismologia sui pianeti”, ha detto Simon. “Possiamo guardare come gli anelli oscillano e come le loro forme cambiano e imparare qualcosa sull’interno dei pianeti.”
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