Due immagini di Urano catturate da Hubble. Un’analisi di due decenni di dati dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA ha fornito nuove intuizioni sui complessi cambiamenti atmosferici su Urano, principalmente guidati dagli effetti della radiazione solare. Urano, il settimo pianeta dal sole, è unico per la sua estrema inclinazione assiale, con il suo equatore e la sua orbita che formano quasi un angolo retto — probabilmente a causa di una collisione con un oggetto delle dimensioni della Terra molto tempo fa. Questa inclinazione causa ai poli del pianeta di sperimentare inverni prolungati e bui e estati luminose, portando a drammatici cambiamenti stagionali, specialmente ai poli nord e sud. Nonostante queste caratteristiche estreme, tuttavia, Urano rimane uno dei pianeti meno compresi del nostro sistema solare, principalmente perché è stato visitato solo da una singola navicella spaziale quasi 40 anni fa, Voyager 2 — e quell’unico incontro coincise con un evento solare eccezionale, complicando ulteriormente la nostra comprensione del lontano gigante di ghiaccio.
Negli ultimi due decenni, un team guidato dall’astronomo Erich Karkoschka dell’Università dell’Arizona ha utilizzato lo Spettrografo di Immagini del Telescopio Spaziale Hubble per monitorare i cambiamenti stagionali su Urano. Poiché il gigante di ghiaccio impiega poco più di 84 anni terrestri per completare un’orbita intorno al sole, i ricercatori hanno principalmente osservato la primavera settentrionale del pianeta mentre il sole si spostava da brillare direttamente sopra l’equatore del pianeta a quasi direttamente sopra il suo polo nord entro il 2030. La serie di immagini di Hubble sopra, viste da sinistra a destra, rivelano la regione polare sud che si oscura mentre entra nell’ombra invernale, mentre la regione polare nord si illumina con l’avvicinarsi dell’estate settentrionale, secondo una dichiarazione della NASA.
L’atmosfera di Urano è principalmente composta da idrogeno ed elio, con una piccola quantità di metano, che conferisce al pianeta la sua caratteristica tonalità blu-verde assorbendo la luce rossa del sole e riflettendo la luce blu. Dal 2002 al 2022, Karkoschka e i suoi colleghi hanno osservato il gigante di ghiaccio quattro volte — nel 2002, 2012, 2015 e 2022 — documentando un quadro più ricco della struttura atmosferica del pianeta rispetto a quanto raccolto dal singolo sorvolo di Voyager 2. Le recenti osservazioni suggeriscono complessi schemi di circolazione atmosferica su Urano durante questo periodo, con i dati più sensibili alla distribuzione del metano che indicano una discesa nelle regioni polari e una risalita in altre aree, secondo la dichiarazione della NASA.
La serie di immagini mostra cambiamenti stagionali su Urano in quattro anni in un arco di 20 anni, con la fila superiore che mostra il pianeta in luce visibile. La seconda fila utilizza immagini a falsi colori per evidenziare le variazioni di metano e aerosol: le aree verdi indicano un metano inferiore, le aree blu mostrano livelli più alti e le aree rosse al bordo rappresentano regioni con quasi nessun metano nella stratosfera. La terza e quarta fila mostrano cambiamenti nelle concentrazioni di aerosol e metano attraverso diverse latitudini, con drammatici cambiamenti nelle regioni polari. Presi insieme, questi schemi rivelano i complessi effetti della radiazione solare sull’atmosfera di Urano.
In particolare, gli scienziati hanno scoperto che il metano non è distribuito uniformemente su Urano, ma è piuttosto fortemente impoverito vicino ai suoi poli, con questa deplezione che rimane costante nel corso degli anni. Le osservazioni hanno anche rivelato cambiamenti nelle concentrazioni di aerosol, permettendo agli scienziati di mappare la struttura atmosferica del pianeta. Mentre la deplezione di metano e i modelli di aerosol sono rimasti relativamente stabili nelle latitudini medie e basse durante i due decenni osservati, le regioni polari hanno mostrato cambiamenti più drammatici. In particolare, gli aerosol vicino al polo nord sono diventati più luminosi, specialmente negli ultimi anni con l’avvicinarsi dell’estate settentrionale del pianeta, secondo la dichiarazione.
Queste osservazioni a lungo termine hanno fornito agli scienziati una comprensione più profonda di come funziona l’atmosfera del gigante di ghiaccio e di come reagisce alla luce solare variabile. Possono anche “servire come proxy per studiare esopianeti di dimensioni e composizione simili,” ha detto il team di Hubble nella dichiarazione.