Gigantul / gazul Uranus a fost mult timp o sursă de mister pentru astronomi. Pe lângă prezentarea unor anomalii termice și a unui câmp magnetic care este în afara centrului, planeta este de asemenea unică prin faptul că este singura din Sistemul Solar care se rotește pe partea sa. Cu o înclinare axială de 98 °, planeta trăiește anotimpuri radicale și un ciclu zi-noapte la poli, unde o singură zi și noapte durează 42 de ani fiecare.
Datorită unui nou studiu condus de cercetători de la Universitatea Durham, s-a putut găsi în cele din urmă motivul acestor mistere. Cu ajutorul cercetătorilor NASA și al mai multor organizații științifice, echipa a realizat simulări care au indicat modul în care Uranus ar fi putut suferi un impact masiv în trecutul său. Nu numai că acest lucru ar contabiliza înclinarea extremă și câmpul magnetic al planetei, dar ar explica și de ce atmosfera exterioară a planetei este atât de rece.
Studiul „Consecințele impactului gigant asupra Uranusului timpuriu pentru rotație, structură internă, resturi și eroziune atmosferică”, a apărut recent în Jurnalul Astrofizic. Studiul a fost condus de Jacob Kegerreis, un cercetător de doctorat de la Institutul de Cosmologie Computațională al Universității Durham și a inclus membri de la Bay Area Environmental Research Institute (BAER) Institute, Centrul de cercetare Ames al NASA, Laboratorul Național Los Alamos, Laboratoarele Descartes, Universitatea din Washington și UC Santa Cruz.
În scopul studiului lor, care a fost finanțat de Consiliul Facilităților de Știință și Tehnologie, The Royal Society, NASA și Laboratorul Național Los Alamos, echipa a derulat primele simulări computerizate de înaltă rezoluție a modului în care coliziunile masive cu Uranus ar afecta planeta evoluţie. După cum a explicat Kegerries într-un recent comunicat de presă al Universității Durham:
„Uranus se învârte pe partea sa, cu axa orientată aproape în unghi drept față de toate celelalte planete din sistemul solar. Acest lucru a fost cauzat aproape sigur de un impact uriaș, dar știm foarte puțin despre cum s-a întâmplat acest fapt și despre cum altfel un astfel de eveniment violent a afectat planeta. "
Pentru a determina modul în care un impact uriaș ar afecta Uranus, echipa a realizat o suită de simulări de hidrodinamică de particule netezite (SPH), care au fost folosite și în trecut pentru a modela impactul gigant care a dus la formarea Lunii (de asemenea, Giant Impact Teorie). Cu toate acestea, echipa a derulat peste 50 de scenarii de impact diferite folosind un computer cu putere mare pentru a vedea dacă va recrea condițiile care au modelat Uranus.
La final, simulările au confirmat că poziția înclinată a lui Uranus a fost cauzată de o coliziune cu un obiect masiv (între două și trei mase de Pământ) care a avut loc în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani - adică în timpul formării Sistemului Solar. Acest lucru a fost în concordanță cu un studiu anterior care a indicat că un impact cu o tânără proto-planetă din rocă și gheață ar fi putut fi responsabil pentru înclinarea axială a lui Uranus.
„Descoperirile noastre confirmă faptul că rezultatul cel mai probabil a fost faptul că tânărul Uranus a fost implicat într-o coliziune cataclismică cu un obiect de două ori mai mare decât Pământul, dacă nu mai mare, bătând-o de partea sa și setând în proces evenimentele care au ajutat la crearea planetei vedem astăzi ”, a spus Kegerries.
În plus, simulările au răspuns la întrebări fundamentale despre Uranus care au fost ridicate ca răspuns la studiile anterioare. În esență, oamenii de știință s-au întrebat cum Uranus și-ar putea păstra atmosfera după o coliziune violentă, care teoretic ar fi aruncat straturile sale de hidrogen și gaz de heliu. Conform simulărilor echipei, acest lucru a fost cel mai probabil, deoarece impactul a lovit o lovitură în Uranus.
Acest lucru ar fi fost suficient pentru a modifica înclinarea lui Uranus, dar nu a fost suficient de puternic pentru a-și îndepărta atmosfera exterioară. În plus, simulările lor au indicat că impactul ar fi putut juca roca și gheața pe orbita din jurul planetei. Acest lucru ar fi putut apoi să se întindă pentru a forma sateliții interiori ai planetei și a modificat rotația oricărei luni preexistente deja pe orbită în jurul Uranus.
Ultimele, dar nu în ultimul rând, simulările au oferit o posibilă explicație despre modul în care Uranus și-a obținut câmpul magnetic din centru și anomaliile termice. Pe scurt, impactul ar fi putut crea gheață topită și bulgări de rocă în interiorul planetei (contabilizând astfel câmpul său magnetic). De asemenea, ar fi putut crea o coajă subțire de resturi în apropierea stratului de gheață al planetei, care ar fi prins căldura internă, ceea ce ar putea explica de ce atmosfera exterioară a lui Uranus înregistrează temperaturi extrem de reci de -216 ° C (-357 ° F).
Dincolo de a ajuta astronomii să înțeleagă Uranus, una dintre planetele cel mai puțin înțelese din Sistemul Solar, studiul are și implicații atunci când vine vorba de studiul exoplanetelor. Până în prezent, majoritatea planetelor descoperite în alte sisteme stelare au fost comparabile ca mărime și masă cu Uranus. Ca atare, cercetătorii speră că descoperirile lor vor arunca lumină asupra compozițiilor chimice ale acestei planete și vor explica modul în care au evoluat.
După cum a spus dr. Luis Teodoro - al Institutului BAER și al Centrului de Cercetare Ames al NASA - și unul dintre coautorii de pe hârtie, „Toate probele indică faptul că impacturile gigantice sunt frecvente în timpul formării planetei, iar prin acest tip de cercetare, acum obțin mai multă cunoaștere a efectului lor asupra exoplanetelor potențial locuibile. ”
În anii următori, misiuni suplimentare sunt planificate pentru a studia Sistemul Solar exterior și planetele uriașe. Aceste studii nu numai că îi vor ajuta pe astronomi să înțeleagă cum a evoluat Sistemul nostru Solar, ci ne-ar putea spune, de asemenea, ce rol joacă gigantii gazelor atunci când vine vorba de locuință.
