Ver, ver van de zon, heeft Uranus een blauwgroene atmosfeer die een hint geeft naar zijn samenstelling. Als een van de twee ijsreuzen verschilt de samenstelling van de planeet enigszins van die van Jupiter en Saturnus, omdat hij meer uit ijs dan uit gas bestaat.
“Uranus en Neptunus zijn echt uniek in ons zonnestelsel. Het zijn heel andere planeten dan de andere waar we aan denken,” zei planeetwetenschapper Amy Simon in NASA’s Gravity Assist podcast. “Een deel van de reden waarom we ze ijsreuzen noemen, is omdat ze eigenlijk veel waterijs hebben. Dus, terwijl sommige van de andere gasreuzenplaneten voornamelijk uit waterstof en helium bestaan, bestaan zij voornamelijk uit water en andere ijssoorten.”
Het oppervlak van Uranus
Zoals de andere gasreuzen heeft Uranus geen vast, goed gedefinieerd oppervlak. In plaats daarvan strekt de gas-, vloeistof- en ijsatmosfeer zich uit tot in het binnenste van de planeet. Als je zou landen – en zweven – op het punt waar de atmosfeer overgaat in het binnenste van de planeet, zou je minder zwaartekracht ervaren dan op Aarde. De zwaartekracht op Uranus is slechts ongeveer 90 procent van die van de aarde; als je thuis 100 pond weegt, zou je op Uranus slechts 91 pond wegen.
“Ik denk dat arme Uranus verkeerd wordt begrepen, eigenlijk,” zei planeetwetenschapper Amy Simon op NASA’s Gravity Assist podcast. “Uranus ziet er meestal heel saai uit. Het is een soort van lichtblauwe planeet. Het is de echte lichtblauwe stip.”
Uranus is de op één na minst dichte planeet in het zonnestelsel, wat erop wijst dat hij voornamelijk uit ijs bestaat. In tegenstelling tot Jupiter en Saturnus, die overwegend uit waterstof en helium bestaan, bevat Uranus slechts een klein deel van deze lichte elementen. Hij herbergt ook enkele rotsachtige elementen, gelijk aan ergens tussen 0,5 en 1,5 maal de massa van de Aarde. Maar het grootste deel van de planeet bestaat uit ijs, voornamelijk water, methaan en ammoniak. Ijs overheerst omdat de enorme afstand van Uranus tot de zon de planeet in staat stelt ijskoude temperaturen te handhaven.
Een ijskoude kern
Terwijl de meeste planeten rotsachtige gesmolten kernen hebben, wordt gedacht dat het centrum van Uranus ijzige materialen bevat. De vloeibare kern maakt 80 procent van de massa van de planeet uit en bestaat voor het grootste deel uit water, methaan en ammoniakijs, hoewel hij zich slechts tot ongeveer 20 procent van de straal uitstrekt.
De interne hitte van Uranus is lager dan astronomen zouden verwachten. De kern van de planeet warmt op tot 4.982 graden Celsius (9.000 graden Fahrenheit). Dat lijkt heet, maar is in feite vrij koel in vergelijking met de kernen van andere planeten. Volgens Simon is Uranus de enige wereld die niet meer warmte uit zijn kern afgeeft dan hij van de zon ontvangt.
Terwijl andere gasreuzen door hun kernen van energie worden voorzien, straalt Uranus bijna geen overtollige warmte de ruimte in. Een van de redenen hiervoor zou een inslag kort na de vorming van de planeet kunnen zijn. De huidige zijwaartse rotatie van de planeet, die in een hoek van 90 graden draait ten opzichte van de andere planeten in het zonnestelsel, wijst al op een botsing. De inslag zou ook een deel van de kern kunnen hebben weggesneden, waardoor deze een lagere temperatuur heeft.
Een vreemd magnetisch veld
Bewegingen binnen de kern hebben de neiging het magnetisch veld van een planeet aan te drijven, maar het veld rond Uranus is vreemd. Het is vrij zwak en er zijn geen aanwijzingen voor een veld tot NASA’s Voyager 2 in 1986 bij de planeet aankwam.
In het algemeen omhult een magnetisch veld de planeet vanaf zijn polen. Op aarde bijvoorbeeld, ligt de geografische noordpool zeer dicht bij de magnetische noordpool. Maar Uranus, ontdekt in 1781, ligt gekanteld op zijn kant, zodat de ene of de andere pool bijna rechtstreeks op de zon gericht is. Het magnetisch veld van de planeet is bijna 60 graden verschoven ten opzichte van de polen, waardoor een magnetisch veld ontstaat dat de neiging heeft aan de ene pool sterker te zijn dan aan de andere.
Hoewel het magnetisch veld van Uranus vreemd is, is het niet uniek. Neptunus, de andere ijsreus, heeft een soortgelijk magnetisch veld, waaruit astronomen concluderen dat de kern de velden misschien niet aandrijft.
“Als je zou kunnen denken aan twee magneten die met elkaar gekruist zijn, lijkt het daar bijna op,” zei Simon. “Het is echt vreemd.”
In 2017 ontdekten onderzoekers dat het magnetische veld rond de ijsreus mogelijk een vreemd, stroboscoopachtig effect heeft. Elke keer dat de planeet draait (ongeveer elke 17,24 uur), tuimelt het scheve veld rond, opent en sluit als de magnetische velden loskoppelen en opnieuw verbinden.
“Uranus is een geometrische nachtmerrie,” Carol Paty, een universitair hoofddocent aan Georgia Tech’s School of Earth & Atmospheric Sciences en co-auteur van de studie, zei in een verklaring. “Het magnetisch veld tuimelt zeer snel, als een kind dat hals over kop van een heuvel af rolt. Wanneer de gemagnetiseerde zonnewind dit tuimelende veld op de juiste manier ontmoet, kan het weer aansluiten, en de magnetosfeer van Uranus gaat dagelijks van open naar gesloten naar open.”
Rocky ringen
Zoals alle gasreuzen, draagt Uranus een set van rotsachtige ringen rond zijn evenaar. De dunne stroken, de meeste maar een paar kilometer breed, bestaan uit kleine stukjes rots en ijs die kleiner zijn dan een meter. De planeet heeft ten minste 13 bekende ringen in twee systemen.
De buitenste ring van Uranus schijnt helder blauw. Saturnus is de enige andere wereld in het zonnestelsel met een blauwe ring. De blauwe ringen van beide werelden zijn geassocieerd met manen, Saturnus met Enceladus en Uranus met Mab.
“De buitenste ring van Saturnus is blauw en heeft Enceladus precies op de helderste plek, en Uranus is opvallend vergelijkbaar, met zijn blauwe ring precies bovenop de baan van Mab,” zei Imke de Pater, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Californië, Berkeley, in een verklaring uit 2006.
Golven in de ring wijzen erop dat de planeet meer dan de 27 bekende manen zou kunnen hebben.
“Aan de randen van de ringen … is het bijna alsof de hoeveelheid spul op en neer gaat op een periodieke manier die lijkt op een soort golf, met toppen en dalen,” vertelde toen-afgestudeerde student Robert Chancia, van de Universiteit van Idaho, aan Space.com. “Het lijkt consistent met iets dat de ringen daar verstoort,” voegde hij eraan toe.
“Gebaseerd op de amplitude van dit golfpatroon en die afstand van de ring … en onze pogingen om de maan in beelden te vinden, wijst het er in principe op dat als ze bestaan, ze behoorlijk klein zijn,” zei Chancia. Hij schatte dat de manen, als ze bestaan, waarschijnlijk kleiner zijn dan 3 mijl (5 kilometer) in radius.
Naast het wijzen naar mogelijk ongeziene manen, kunnen de dunne ringen van smal ook onderzoekers helpen om meer over de planeet te begrijpen.
“Ringen zijn geweldig omdat ze een manier zijn waarop we eigenlijk een soort equivalent van seismologie op de planeten kunnen doen,” zei Simon. “We kunnen kijken naar hoe de ringen oscilleren en hoe hun vormen veranderen en een beetje leren over het binnenste van de planeten.”
Volg Nola Taylor Redd op @NolaTRedd, Facebook, of Google+. Volg ons op @Spacedotcom, Facebook of Google+.