Kosmiczna kolizja, która ukształtowała Urana

0
Zderzenie z Uranem potężnego obiektu dwukrotnie większego niż Ziemia, spowodowało niezwykły obrót planety. Źródło: Jacob Kegerreis / Durham University

Uran jest planetą, która słynie z tego, ze „leży na boku”. Wyróżnia się na tle innych planet naszego Układu Słonecznego, ponieważ jego oś obrotu jest silnie nachylona o 98 stopni. W związku z tym jego biegun północny i południowy leżą tam, gdzie równik większości innych planet. Nowe badania potwierdzają, że to zderzenie z ogromnym obiektem – który był w przybliżeniu dwa razy większy od rozmiaru Ziemi – mogło doprowadzić do ekstremalnego przechylenia planety i innych dziwnych cech Urana.

Osobliwości Urana

Z powodu niezwykłej osi obrotu, Uran ma również bardzo dziwne pole magnetyczne. Naukowcy nazywają to efektem stroboskopowym, w którym Uran może otwierać i zamykać swoje pole magnetyczne w regularnych odstępach czasu. Dzieje się to podczas ruchu obrotowego planety. W jednym położeniu Uran jest „otwarty”, dzięki czemu wiatr słoneczny swobodnie wpływa do magnetosfery, a w innym „zamyka się”, tworząc tarczę przed naładowanymi cząstkami. Pole magnetyczne Urana jest nierówne – jest zdecentralizowane i odchylone o 60 stopni od osi. Te cechy powodują, że magnetosfera wariuje w trakcie pełnego obrotu planety trwającego 17,24 godziny.

Ten złożony obraz, stworzony w 2004 roku z optyką adaptacyjną teleskopu Keck Observatory, pokazuje dwie półkule Urana. Źródło: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory

Uran jest też niezwykle zimny, mimo że zgodnie z jego umieszczeniem w Układzie Słonecznym, powinien być cieplejszy. Uran ma najzimniejszą atmosferę wśród planet w Układzie Słonecznym. Pochylenie planety sprawia, że ​​jej ruch wokół Słońca jest dosyć osobliwy. Podczas gdy planeta obraca się wokół Słońca, przechylenie sprawia, że ​​jeden z biegunów wskazuje na Słońce. Obrót Urana wokół Słońca trwa 84 lata, w związku z czym jeden biegun jest cieplejszy, a drugi jest skąpany w bardzo niskich temperaturach przez około 40 lat. Rdzeń planety jest również jednym z najzimniejszych w Układzie Słonecznym.

Symulacje na ratunek

Te szczególne cechy Urana od dawna stanowiły zagadkę dla naukowców. Aby dowiedzieć się, dlaczego tak jest, naukowcy z Durham University opracowali symulację. Za pomocą superkomputera testowali 50 różnych wariantów zderzenia planety z innymi obiektami. Z badań wynika, że w Urana musiał uderzyć obiekt co najmniej dwukrotnie większy od Ziemi ok. 4 miliardy lat temu. Stąd jego pochylenie. Kolizja wyjaśnia również powstanie pierścieni wokół planety. Zderzenie wyrzuciło szczątki materii w przestrzeń kosmiczną, łącząc je dzięki polu magnetycznemu planety i tworząc pierścień.

„Uran obraca się na boku, jego oś jest skierowana prawie pod kątem prostym do osi wszystkich innych planet Układu Słonecznego. To prawie na pewno spowodowało gigantyczne uderzenie, ale wiemy bardzo niewiele o tym, jak to się naprawdę stało i jak inaczej takie gwałtowne zdarzenie miało wpływ na planetę”

– powiedział dr Jacob Kegerreis, główny autor badań.

Naukowcy podejrzewają, że obiekt, który zderzył się z Uranem był prawdopodobnie młodą protoplanetą, zbudowaną z kamienia i lodu. Co ciekawe, Uran zachował swoją atmosferę po tym uderzeniu. Stało się tak dlatego, że obiekt protoplanetarny uderzył w Urana wystarczająco mocno, by zmienić jego nachylenie, ale nie na tyle, by wpłynąć na jego atmosferę.

Uderzenie olbrzymiego obiektu w Urana miało też inne skutki. Zgodnie z badaniami, w wyniku zderzenia, niektóre szczątki mogły utworzyć cienką powłokę, która zatrzymywała ciepło pochodzące z rdzenia planety. To może przynajmniej częściowo wyjaśnić, dlaczego zewnętrzna atmosfera Urana jest wyjątkowo zimna.

Kolizja może także wyjaśnić, jak i dlaczego powstały niektóre z księżyców Urana. Naukowcy sądzą, że uderzenie mogło wybić szczątki kamienia i lodu na orbitę młodej planety – które później stały się niektórymi z 27 księżyców Urana, a nawet mogły wpłynąć na rotację księżyców, które już istniały w tym czasie.

Analizy symulacji wskazują również, że zderzenie mogło doprowadzić do powstania stopionego lodu i zagęszczeń skał we wnętrzu planety, które mogą tłumaczyć nachylone i niewyśrodkowane pole magnetyczne Urana.

Ciekawostki na temat Urana

  • Chmury Urana prawdopodobnie mają zapach zgniłego jajka. W górnych warstwach atmosfery planety dominuje siarkowodór, który nadaje zgniłym jajkom charakterystycznego zapachu. Informację tą zawdzięczamy szczegółowym spektroskopowym obserwacjom planety przeprowadzonym za pomocą teleskopu Gemini North. Wykrycie siarkowodoru wysoko w chmurach Urana (i prawdopodobnie Neptuna) wyraźnie odróżnia je od wewnętrznych gazowych olbrzymów – Jowisza i Saturna – na których nad chmurami zamiast siarkowodoru, jest sporo amoniaku.
  • Uran zielonkawy kolor zawdzięcza chmurom metanu w górnych warstwach atmosfery. Uran wyróżnia się wśród gazowych gigantów tym, że nie ma skalnego jądra. Górna warstwa jego atmosfery składa się głównie z wodoru i helu, a w warstwach niższych tworzą się metanowe chmury. Metan pochłania światło czerwone, dlatego też Uran oglądany z przestrzeni kosmicznej jest zielono – niebieski.

Źródło: The Astrophysical Journal

PODZIEL SIĘ
Poprzedni artykułStart i lądowanie rakiety Falcon 9 z misją Iridium NEXT 7
Następny artykułStart i lądowanie rakiety Falcon 9 z misją Telstar 19 VANTAGE
Zakręcona (amatorsko) na punkcie astronomii niczym pulsar. Nie obliczy równania mechaniki nieba, ale o astronomii może rozmawiać godzinami. Ciekawa świata, miłośniczka nauki, nie tylko kosmicznej. Potrafi fascynować się widokiem Księżyca, mimo że widziała go już milion razy. Rozdarta pomiędzy kosmosem a Ziemią, gdzie lubi zaszyć się na łonie natury.