Una nuova ricerca ha trovato la correlazione tra il vento solare e la temperature della corona di Urano, aprendo lo scenario agli esopianeti.
Urano è un tipo bizzarro tra i pianeti del Sistema Solare. Mentre l’asse di rotazione della maggior parte dei pianeti è perpendicolare al loro piano orbitale, Urano ha un angolo di inclinazione estremo di 98 gradi. È come se fosse adagiato su un lato, probabilmente a causa di un’antica collisione. Per questo la sua rotazione è retrograda, così come Venere, opposta a quella degli altri pianeti. Ma il gigante di ghiaccio ha anche un rapporto insolito con il Sole che lo distingue dagli altri pianeti. L’unicità di Urano si estende alla sua atmosfera superiore, chiamata termosfera-corona. La temperatura di quella regione è superiore a 500° C e le fonti di calore responsabili hanno lasciato perplessi gli astronomi. Questa corona si estende fino a 50.000 km sopra la superficie, il che la distingue anche dagli altri pianeti. Tuttavia la sua temperatura sta calando, segno che Urano si sta raffreddando, e adesso – grazie a una nuova ricerca – sappiamo il motivo.
Il raffreddamento della termosfera
Quando la Voyager 2 sorvolò Urano nel 1986, misurò la temperatura della termosfera. Nei decenni successivi, i telescopi hanno misurato ininterrottamente la temperatura di Urano. Tutte queste misurazioni mostrano che l’atmosfera superiore del pianeta si sta raffreddando e che la temperatura si è dimezzata. Nessuno degli altri pianeti del Sistema Solare ha sperimentato gli stessi cambiamenti.
Gli scienziati sanno che la termosfera di Urano è uno strato tenue. Ha una ionosfera incorporata che aiuta gli astronomi a misurare la temperatura della termosfera. È uno strato di ioni che separa l’atmosfera inferiore dalla magnetosfera del pianeta. Gli ioni H3+ nella ionosfera raggiungono rapidamente l’equilibrio termico con i neutri circostanti. Gli ioni emettono fotoni nel vicino infrarosso (NIR) che consentono agli astronomi di monitorare la temperatura della termosfera con telescopi terrestri poiché alcune lunghezze d’onda NIR attraversano l’atmosfera terrestre.
In questo modo gli scienziati hanno capito che l’atmosfera superiore si sta raffreddando, mentre le osservazioni dell’atmosfera inferiore non mostrano alcuna diminuzione di temperatura. Il raffreddamento è sconcertante e gli effetti stagionali sono stati esclusi come causa del calo della temperatura. Così come il ciclo solare di 11 anni del Sole, che vede il livello di energia del Sole cambiare.
Adesso nuova ricerca pubblicata su Geophysical Review Letters ha una spiegazione per lo spostamento di temperatura indicando il vento solare come responsabile del raffreddamento di Urano. Il vento solare è un flusso di particelle cariche che proviene dallo strato più esterno del Sole, la corona. È un plasma composto principalmente da elettroni e protoni e contiene anche nuclei atomici e ioni pesanti.
Vento Solare
Il controllo apparentemente molto forte dell’atmosfera superiore di Urano da parte del vento solare è diverso da ciò che è stato visto su qualsiasi altro pianeta del nostro Sistema Solare. Sebbene il vento solare sia incessante, le sue proprietà cambiano gradualmente in scale temporali che corrispondono ai cambiamenti nell’atmosfera superiore di Urano. Dal 1990 circa, la pressione media esterna del vento solare è scesa lentamente ma in modo significativo. Il calo non è correlato al noto ciclo di 11 anni del Sole, ma è strettamente correlato alla temperatura variabile di Urano.
Ciò ha suggerito ai ricercatori che, a differenza della Terra, la temperatura di Urano non è controllata dai fotoni. È un fatto ben noto che i fotoni del Sole riscaldano la Terra. È la base della vita. Mentre la magnetosfera del nostro pianeta protegge ampiamente la Terra dal vento solare, i fotoni non vengono fermati. Urano è molto più lontano dal Sole rispetto alla Terra, quasi 3 miliardi di km, mentre la Terra dista solo circa 228 milioni di km dal Sole. Il numero di fotoni che raggiungono Urano non è sufficiente a riscaldare il pianeta. Invece, il vento solare in calo sta consentendo alla magnetosfera di Urano di espandersi.
Poiché la magnetosfera protegge Urano dal vento solare, la sua espansione rende più difficile per il vento solare raggiungere il pianeta. L’energia scorre attraverso lo spazio attorno al pianeta, raggiungendo infine la termosfera e controllandone la temperatura. Ciò significa che per i pianeti vicini come la Terra, la luce delle stelle controlla la temperatura della termosfera, mentre per i pianeti più lontani, il sopravvento è il vento solare.
Questa scoperta potrebbe influenzare una futura missione proposta su Urano. Il Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032 ha identificato una missione su Urano come priorità assoluta, anche se finora non ne è stata approvata nessuna. Il concetto di missione si chiama Uranus Orbiter and Probe (UOP) e uno dei suoi obiettivi principali è studiare l’atmosfera del gigante di ghiaccio.
Questo studio non solo risponde a una domanda importante su Urano, ma si estende anche agli esopianeti. Se questo raffreddamento del vento solare può avvenire qui, può avvenire anche altrove. La forte interazione stella-pianeta su Urano potrebbe avere implicazioni per stabilire se diversi esopianeti generano forti campi magnetici al loro interno, un fattore importante nella ricerca di mondi abitabili al di fuori del nostro Sistema Solare.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Legg il paper scientifico intitolato “Solar Wind Power Likely Governs Uranus Thermosphere Temperature” su Advancing Earth & Space Science
