1) Urano
Alcuni dati
2) Ipotesi impatto
Gelo, Anelli, Lune
3) Strutura interna
4) Curiosità scientifiche
5) Il ciclone Polare Nord
6) Le Macchie Scure e le Tempeste Stagionali
Urano
Urano è il settimo pianeta del sistema solare a partire dal Sole ed è il terzo per diametro. Viene classificato come un gigante ghiacciato a causa della sua composizione ricca di acqua, ammoniaca e metano.
Tuttavia la carateristica che lo rende particolare è il moto di rotazione che presenta due caratteristiche singolari:
1- è retrogrado (cioè avviene nel senso orario, per un osservatore situato sul polo nord eclittico)
2 – il suo asse è molto vicino al piano dell’orbita.
In pratica, il pianeta rotola lungo l’orbita attorno al Sole, anziché ruotare attorno alla stella girando su se stesso come una trottola – come fa la Terra.
Fra i pianeti, soltanto Venere ruota in senso retrogrado, ma il suo asse di rotazione è, come quello di tutti gli altri pianeti, quasi perpendicolare all’eclittica.
Alcuni dati
- Urano ha un raggio di 24-25.000 km (quattro volte il raggio della Terra).
- Gira su se stesso quasi come una palla che rotola sulla sua orbita.
- A causa delle sua inclinazione ciascun polo è esposto alla luce solare diretta per circa 42 anni consecutivi, seguiti da 42 anni di buio.
- Raggiunge i -224 °C, l’atmosfera più fredda del sistema solare.
- Secondo le osservazioni di Voyager II, l’atmosfera di Urano è costituita per l’83% (in volume) di idrogeno (H2), per il 15% di elio (He) e per il 2% di metano (CH4). È proprio quest’ultimo gas che, assorbendo la luce rossa e arancione, conferisce al pianeta il suo caratteristico colore verde-azzurro-verde.
- Possiede 27 lune conosciute, i cui nomi derivano da opere di Shakespeare e Pope. I due maggiori (Titania e Oberon), che hanno diametri di oltre 1500 km, furono individuati dallo stesso scopritore di Urano F.W. Herschel, nel 1787. Altri tre satelliti vennero scoperti in seguito con osservazioni al telescopio: Ariele e Umbriel, nel 1851, da W. Lassell; Miranda, nel 1948, da G.P. Kuiper.
- Conta 13 anelli sottili, scoperti solo nel 1977 perché estremamente scuri. La scoperta degli anelli avvenne il 10 marzo 1977, quando per la prima volta nella storia delle osservazioni di U. si verificò l’occultazione di una stella dietro al disco del pianeta.
Ipotesi impatto
In qualche momento della sua storia, circa 4 miliardi di anni fa, sarebbe stato vittima di un impatto. Non si trattava di un semplice asteroide, bensì di un protopianeta di roccia e ghiaccio con una massa pari a circa il doppio di quella terrestre: un evento apocalittico, che può avere determinato l’attuale inclinazione del suo asse e spiegare alcune sue caratteristiche, per esempio le temperature glaciali.
L’impatto ha alterato l’interno del pianeta, intrappolando il calore del nucleo e decentrando il suo campo magnetico, che oggi risulta completamente disallineato rispetto al centro di Urano.
L’asteroide (o meglio, il protopianeta) che ha colpito Urano non esiste più come corpo celeste separato: è stato completamente distrutto e assorbito da Urano stesso durante l’impatto.
Il nucleo roccioso è affondato: La parte più densa e pesante del protopianeta (composta da roccia e metalli) è sprofondata attraverso gli strati di gas di Urano ed è colata direttamente nel nucleo del pianeta, fondendosi con esso.
Il ghiaccio ha formato un guscio isolante: I materiali più leggeri e i ghiacci volatili dell’impostore si sono vaporizzati, distribuendosi nell’atmosfera superiore e nel mantello di Urano. Questo materiale ha creato una sorta di “guscio termico” asimmetrico che intrappola il calore interno di Urano, spiegando perché oggi il pianeta sia così incredibilmente freddo.
I detriti sono diventati anelli e lune: Una parte minore di rocce e ghiaccio è stata scagliata violentemente nello spazio circostante a causa della forza dell’urto. Questa nube di detriti si è disposta ad anello attorno al nuovo equatore inclinato di Urano e, nel corso dei millenni, si è aggregata dando vita agli anelli planetari e alle sue 28 lune attuali.
In sintesi, quel gigantesco mondo primordiale oggi fa parte integrante di Urano, del suo cuore roccioso e dei corpi celesti che gli orbitano intorno.
Conclusione: Questa disposizione del tutto insolita per un pianeta è stata quasi certamente causata da un gigantesco scontro. Si conosce molto poco su ciò che è realmente avvenuto e su come un tale evento possa avere influenzato la storia del pianeta, ma utilizzando un supercomputer si sono simulati oltre 50 diversi scenari di impatto per ricreare quelle che pensiamo essere state le condizioni che hanno influenzato l’evoluzione del pianeta. Una è risultata più coerente con la situazione attuale rispetto a tutte le altre.
Gelo, anelli, lune
Il gelo. Lo scenario “racconta” anche che il materiale prodotto dallo scontro ha formato una sottile pellicola al limite dello strato ghiacciato del pianeta (ciò che sta al di sotto dell’enorme atmosfera gassosa) che ha intrappolato il calore che risale dal nucleo: questo spiegherebbe perché la temperatura media alla sommità dell’atmosfera è così bassa, attorno a -216 gradi, una delle caratteristiche fisiche di Urano rimasta finora senza una spiegazione.
Anelli. Urano conta 13 anelli distinti, che si estendono dai 38mila ai 98mila kilometri di distanza dal centro planetario. Il primo anello è dunque situato a circa 13mila kilometri di quota dalla superficie.
Se gli interni risultano scuri, gli esterni appaiono di colori accesi e più riconoscibili.
Lune. Di Urano sono note 27 lune, di cui 18 regolari e 9 irregolari. Le cinque principali, tutte regolari, sono, in ordine crescente di dimensione: Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon e Titania.
Le 5 lune principali
Questi cinque mondi sono i più studiati, in particolare grazie allo storico sorvolo della sonda Voyager 2 della NASA nel 1986:
- Titania: la luna più grande di Urano, l’ottava del sistema solare. Coperta da enormi canyon, crateri e faglie profonde. E’ costituita da ghiaccio e roccia in misura all’incirca uguale
- Oberon: il secondo satellite per estensione e il più esterno dei maggiori, pesantemente craterizzato. Superficie scura e con sfumature rossastre. Recenti studi ipotizzano un possibile strato interno di acqua liquida e ammoniaca.
- Umbriel: la più scura tra le lune principali, con una superficie antica che riflette pochissima luce. Umbriel ha la superficie più antica fra le cinque.
- Ariel: la luna più luminosa e geologicamente giovane, ricca di valli e pianure levigate. Ariel sembra essere la più giovane.
- Miranda: la più piccola e interna delle cinque, famosa per i suoi paesaggi caotici che sembrano un mosaico di pezzi diversi incollati insieme. Miranda presenta canyon da frattura profondi anche 20 kilometri e un’attività geologica guidata dalle forze mareali causate da Urano e Umbriel.
Su di loro potrebbero aprirsi possibili indagini alla ricerca della vita al di fuori della zona di abitabilità del Sistema Solare. La zona di abitabilità attorno ad una stella è definita da una distanza minima e massima tra le quali l’acqua può presentarsi allo stato liquido sulla superficie di un corpo celeste.
Inoltre, la simulazione può spiegare anche gli anelli e le lune del pianeta, formate da ghiaccio e roccia (forse del protopianeta) eiettati con la collisione.
Struttura interna
Urano pur essendo assai meno massiccio di Giove, ha pressappoco la sua stessa densità media. Se ne deduce che esso è più ricco percentualmente di elementi pesanti:
Si suppone che, analogamente a Nettuno, Urano sia formato prevalentemente di ghiacci e gas leggeri (idrogeno ed elio), con una frazione di materiali rocciosi pari ad almeno il 20% della sua massa complessiva.
A differenza di Giove e Saturno (ma analogamente a Nettuno), Urano non possiederebbe uno strato di idrogeno metallico (cioè idrogeno ionizzato) liquido, perché le temperature e le pressioni esistenti alla base del mantello non sarebbero sufficienti a ionizzare l’idrogeno, che si troverebbe pertanto tutto nello stato molecolare neutro.
Contrariamente agli altri tre grandi pianeti esterni, Urano non possiede un’intensa sorgente di calore interna: infatti, il flusso di calore proveniente dal suo interno, che ne attraversa la superficie, è all’incirca uguale a quello che gli giunge dal Sole.
Curiosità scientifiche
Le condizioni estreme di pressione nel mantello separano le molecole d’acqua in una “zuppa” di ioni che conduce elettricità.
Nelle profondità del mantello, l’alta pressione potrebbe scindere il metano, comprimendo il carbonio in veri e propri diamanti stabili.
Campo magnetico anomalo: Non parte dal centro del pianeta ed è inclinato di 59 gradi rispetto all’asse di rotazione.
Attualmente, gli scienziati continuano a studiarlo da remoto attraverso telescopi spaziali avanzati, come il James Webb Space Telescope.
Il Ciclone Polare Nord
Nel 2023, gli scienziati della NASA hanno confermato per la prima volta la presenza di un colossale ciclone al polo nord di Urano. L’atmosfera di Urano ospita enormi vortici e tempeste con venti che raggiungono i 900 km/h. Sebbene la sonda Voyager 2 avesse mostrato un pianeta calmo e liscio nel 1986, le osservazioni successive hanno rivelato un’attività meteorologica intensa e dinamica
Il vortice è composto da aria calda e secca. Ha un’estensione pari a un quarto del diametro della Terra.
A differenza dei cicloni terrestri alimentati da vapore acqueo, questo vortice è composto da ghiacci di metano, ammoniaca e idrogeno solforato.
Il vortice non si sposta, ma rimane stabilmente ancorato sopra il polo del pianeta.
Le Macchie Scure e le Tempeste Stagionali
Oltre ai vortici polari costanti, l’atmosfera subisce forti variazioni a causa delle sue stagioni estreme. Urano impiega 84 anni terrestri a girare intorno al Sole. Avendo l’asse inclinato a 98°, i poli si alternano tra 42 anni di luce costante e 42 anni di totale oscurità
Durante i cambi di stagione (come l’equinozio), il riscaldamento solare innesca vasti sistemi nuvolosi brillanti e macchie scure transitorie, simili a quelle ben note di Nettuno. Questi vortici transienti sono grandi quanto interi continenti terrestri.
Diversamente da quanto avviene sulla Terra, i cicloni di Urano non contengono vapore acqueo, bensì metano ghiacciato, ammoniaca e idrogeno solforato, un gas incolore dall’odore caratteristico di uova marce. Per il momento si sa poco altro, ma le future osservazioni potrebbero fornire le risposte giuste. Sembra che il nucleo caldo del vortice abbia cominciato a diventare più chiaro con il progredire della cosiddetta “primavera” settentrionale.
