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    Le origini delle stranezze di Urano spiegate dagli astronomi giapponesi

    Urano è ribaltato in modo univoco tra i pianeti del nostro Sistema Solare. Anche le lune e gli anelli di Urano sono orientati in questo modo, suggerendo che si siano formati durante un impatto catastrofico che lo ha ribaltato all'inizio della sua storia. Credito:Lawrence Sromovsky, Università del Wisconsin-Madison/W.W. Osservatorio Keck/NASA

    Gli insoliti attributi del gigante di ghiaccio Urano hanno a lungo sconcertato gli scienziati. Tutti i pianeti del sistema solare ruotano intorno al sole nella stessa direzione e sullo stesso piano, che gli astronomi ritengono sia un vestigio di come il nostro sistema solare si sia formato da un disco rotante di gas e polvere. La maggior parte dei pianeti ruota anche nella stessa direzione, con i loro poli orientati perpendicolarmente al piano in cui ruotano i pianeti. Però, unica tra tutti i pianeti, Urano è inclinato di circa 98 gradi.

    Invece di pensare alla realtà delle stelle sparse in tutte le direzioni e a varie distanze dalla Terra, è più facile da capire immaginando la sfera celeste. Per immaginare cos'è la sfera celeste, guarda il cielo notturno e immagina che tutte le stelle che vedi siano dipinte all'interno di una sfera che circonda il sistema solare. Le stelle sembrano quindi sorgere e tramontare mentre la Terra si muove rispetto a questa "sfera". Mentre Urano ruota e orbita intorno al sole, mantiene i suoi poli puntati su punti fissi rispetto a questa sfera, quindi sembra rotolare e oscillare dalla prospettiva di un osservatore terrestre. Urano ha anche un sistema di anelli come quello di Saturno, e una sfilza di 27 lune che orbitano attorno al suo equatore; così, sono anche inclinati rispetto al piano dell'eclittica. Le origini dell'insolito insieme di proprietà di Urano sono state ora spiegate da un gruppo di ricerca guidato dal professor Shigeru Ida dell'Earth-Life Science Institute (ELSI) presso il Tokyo Institute of Technology. Il loro studio suggerisce che all'inizio della storia del nostro sistema solare, Urano fu colpito da un piccolo, pianeta ghiacciato all'incirca da una a tre volte la massa della Terra, che ha ribaltato il giovane pianeta e ha lasciato dietro di sé la sua luna idiosincratica e il suo sistema di anelli come una pistola fumante.

    Il team è giunto a questa conclusione durante la costruzione di una nuova simulazione al computer della formazione della luna attorno a pianeti ghiacciati. La maggior parte dei pianeti del sistema solare ha lune di diverse dimensioni, orbite, composizioni e altre proprietà, che gli scienziati ritengono possa aiutare a spiegare come si sono formati. Ci sono prove evidenti che la stessa luna della Terra si sia formata quando un corpo roccioso delle dimensioni di Marte ha colpito la Terra primordiale quasi 4,5 miliardi di anni fa. Questa idea spiega molto sulla composizione della Terra e della luna, e il modo in cui la luna orbita intorno alla Terra.

    L'asse di rotazione di Uraniano è inclinato rispetto alla sua "orbita normale" di 98 gradi. Le normali dell'orbita del suo satellite coincidono con l'asse di rotazione. Attestazione:ELSI

    Gli scienziati si aspettano che collisioni così massicce fossero più comuni nel primo sistema solare; infatti, fanno parte della storia di come si pensa che si formino tutti i pianeti. Ma Urano deve aver subito impatti molto diversi dalla Terra semplicemente perché Urano si è formato molto più lontano dal sole. Poiché la Terra si è formata più vicino al sole, dove l'ambiente era più caldo, è composto principalmente da ciò che gli scienziati chiamano elementi "non volatili", il che significa che non formano gas alle normali pressioni e temperature della superficie terrestre; sono fatti di roccia. In contrasto, i pianeti più esterni sono in gran parte composti da elementi volatili come acqua e ammoniaca. Anche se si tratta di gas o liquidi a temperature e pressioni della superficie terrestre, a grandi distanze dal sole, sono congelati in ghiaccio solido.

    Secondo lo studio del professor Ida e dei suoi colleghi, impatti giganti su pianeti ghiacciati distanti sarebbero completamente diversi da quelli che coinvolgono pianeti rocciosi, come l'impatto che gli scienziati ritengono abbia formato la luna della Terra. Poiché il ghiaccio d'acqua si forma a basse temperature, i detriti dell'impatto di Urano e del suo impattatore ghiacciato si sarebbero per lo più vaporizzati durante la collisione. Questo potrebbe essere vero anche per il materiale roccioso coinvolto nell'impatto della formazione della luna sulla Terra, ma al contrario, questo materiale roccioso aveva una temperatura di condensazione molto elevata, il che significa che si è solidificato rapidamente, e quindi la luna della Terra è stata in grado di raccogliere una quantità significativa dei detriti creati dalla collisione a causa della sua stessa gravità.

    Nel caso di Urano, un grande, impattatore ghiacciato è stato in grado di inclinare il pianeta, dargli un periodo di rotazione rapida (il giorno di Urano è attualmente di circa 17 ore, anche più veloce di quello terrestre), e il materiale residuo della collisione è rimasto gassoso più a lungo. Il corpo di massa più grande, che sarebbe diventato Urano, poi raccolto la maggior parte degli avanzi, e quindi, Le lune di Urano sono piccole. Per essere precisi, il rapporto tra la massa di Urano e le masse delle lune di Urano è maggiore del rapporto tra la massa della Terra e la sua luna di un fattore superiore a 100. Il modello di Ida e colleghi riproduce magnificamente l'attuale configurazione dei satelliti di Urano.

    La professoressa Ida dice, "Questo modello è il primo a spiegare la configurazione del sistema lunare di Urano, e può aiutare a spiegare le configurazioni di altri pianeti ghiacciati nel nostro sistema solare come Nettuno. Oltre questo, gli astronomi hanno ora scoperto migliaia di pianeti intorno ad altre stelle, i cosiddetti esopianeti, e le osservazioni suggeriscono che molti dei pianeti appena scoperti conosciuti come super-Terre nei sistemi esoplanetari possono consistere in gran parte di ghiaccio d'acqua, e questo modello può essere applicato anche a questi pianeti."


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