Immagine di Urano presa dalla sonda Voyager 2 nel 1986. Crediti: Nasa
Venti anni di osservazioni messe in atto da un team di ricercatori tramite il telescopio spaziale Hubble hanno permesso di ricavare preziose informazioni sulla composizione atmosferica e le dinamiche di Urano, un pianeta unico nel suo genere. La “lunga vita” di Hubble e la sua nitida risoluzione si sono rivelate essenziali per gli studi effettuati.
Storicamente, la prima istantanea ravvicinata di Urano – la potete vedere qui a fianco – si deve alla sonda Voyager 2 e risale al 1986. Il corpo celeste appariva come una sfera da biliardo di colore blu-verde. Un lavoro più accurato e prolungato nel tempo è stato realizzato dal telescopio Hubble, che ha osservato i cambiamenti stagionali del pianeta quattro volte in un periodo di venti anni: nel 2002, 2012, 2015 e 2022. Il team di scienziati responsabile dello studio, guidato da Erich Karkoschka della University of Arizona e da Larry Sromovsky e Pat Fry della University of Wisconsin, si è servito soprattutto di uno strumento di Hubble: Stis, lo Space Telescope Imaging Spectrograph. Gli astronomi puntano a comprendere in dettaglio il funzionamento dell’atmosfera del pianeta e come risponde alle variazioni della luce solare.
L’atmosfera di Urano è composta in larga parte da idrogeno ed elio, con minori quantità di metano, acqua e ammoniaca. Il colore ciano caratteristico del corpo celeste è dovuto al metano (CH4), in grado di assorbire le lunghezze d’onda rosse della radiazione solare. Gli studiosi hanno scoperto che la distribuzione di CH4 non è uniforme, dato che è presente in scarse quantità nei pressi dei poli, ed è rimasta costante nell’arco dei due decenni. Diverso è il discorso della foschia, aumentata in maniera massiccia nella regione polare settentrionale. Considerando che Urano compie un’orbita completa attorno al Sole in poco più di 84 anni terrestri, i ricercatori hanno avuto a disposizione solo i dati relativi a una lunga primavera. Nonostante tale vincolo, sono stati elaborati modelli di circolazione atmosferica molto complessi, i quali mostrano, per la distribuzione di metano, un downwelling nelle zone polari e un upwelling nelle restanti regioni.
Cambiamenti nell’atmosfera di Urano, come osservati dal telescopio spaziale Hubble nel 2002, 2012, 2015 e 2022. Crediti: Nasa, Esa, Erich Karkoschka (Lpl)
Nelle immagini soprastanti si distinguono quattro colonne, che riportano le variazioni atmosferiche del pianeta col passare degli anni. Attualmente Urano si dirige verso il solstizio estivo settentrionale, che si verificherà nel 2030. Dalle illustrazioni è chiaro come la regione del polo sud (qui nella porzione più a sinistra dei cerchi) vada pian pano ad oscurarsi, mentre le aree nei pressi del polo nord (a destra) si illuminano sempre più con l’avvicinarsi del solstizio.
Per quanto riguarda le righe, la prima in alto mostra il colore di Urano come visto dall’occhio umano, cioè nel visibile. Nella seconda riga è presente un’immagine in falsi colori, ottenuta tramite osservazioni nella banda ottica e nel vicino infrarosso. I colori sono relativi alle quantità di metano e aerosol (particelle sospese nell’atmosfera). Le zone blu sono ricche di metano, il quale va a diminuire nelle aree verdi, per poi scomparire del tutto in quelle rosse. Queste ultime si trovano sul bordo, in corrispondenza della stratosfera del pianeta.
Le ultime due righe forniscono informazioni sulla latitudine di metano e aerosol, ricavata da un insieme di lunghezze d’onda che vanno dal visibile al vicino infrarosso. In particolare, le aree chiare nella terza riga sono correlate a condizioni nuvolose, mentre le regioni scure si riferiscono a un ambiente più limpido. Nella quarta riga, invece, viene evidenziata la localizzazione della maggior parte del metano, presente nelle aree scure. La struttura atmosferica di Urano non è andata incontro a rilevanti trasformazioni in corrispondenza delle medie e basse latitudini. L’ interesse degli studiosi si è concentrato principalmente sulle regioni polari, caratterizzate da evidenti mutamenti nel tempo. Gli aerosol hanno subito un ingente incremento negli ultimi due decenni nei pressi del polo nord, prova del fatto che la radiazione solare è in grado di alterare la foschia presente nell’atmosfera del pianeta.
Lo studio fondato su osservazioni a lungo termine potrebbe fornire importanti indicazioni non solo sul “gigante di ghiaccio”, ma anche su esopianeti aventi composizione e caratteristiche chimico-fisiche simili.