Immagine del pianeta Urano scattata dalla navicella spaziale Voyager 2. La navicella spaziale Voyager 2 della NASA ha sorvolato da vicino il lontano Urano, il settimo pianeta dal Sole, nel gennaio 1986. Credito:NASA/JPL
Più di 30 anni dopo che la Voyager 2 ha sfrecciato oltre Urano, I ricercatori del Georgia Institute of Technology stanno utilizzando i dati del veicolo spaziale per saperne di più sul pianeta ghiacciato. Il loro nuovo studio suggerisce che la magnetosfera di Urano, la regione definita dal campo magnetico del pianeta e dal materiale intrappolato al suo interno, viene acceso e spento come un interruttore della luce ogni giorno mentre ruota insieme al pianeta. È "aperto" in un orientamento, permettendo al vento solare di fluire nella magnetosfera; poi si chiude, formando uno scudo contro il vento solare e deviandolo lontano dal pianeta.
Questo è molto diverso dalla magnetosfera terrestre, che in genere commuta solo tra aperto e chiuso in risposta ai cambiamenti del vento solare. Il campo magnetico terrestre è quasi allineato con il suo asse di rotazione, facendo girare l'intera magnetosfera come una trottola insieme alla rotazione della Terra. Poiché lo stesso allineamento della magnetosfera terrestre è sempre rivolto verso il sole, il campo magnetico infilato nell'onnipresente vento solare deve cambiare direzione per riconfigurare il campo terrestre da chiuso ad aperto. Ciò si verifica frequentemente con forti tempeste solari.
Ma Urano giace e ruota su un fianco, e il suo campo magnetico è sbilenco:è decentrato e inclinato di 60 gradi rispetto al suo asse. Queste caratteristiche fanno sì che il campo magnetico ruoti in modo asimmetrico rispetto alla direzione del vento solare mentre il gigante ghiacciato completa la sua rotazione completa di 17,24 ore.
Piuttosto che il vento solare che detta un interruttore come qui sulla Terra, i ricercatori affermano che il rapido cambiamento di rotazione di Urano nell'intensità del campo e nell'orientamento porta a uno scenario periodico di apertura-chiusura-apertura-chiusura mentre cade attraverso il vento solare.
"Urano è un incubo geometrico, " ha detto Carol Paty, il professore associato della Georgia Tech che ha co-autore dello studio. "Il campo magnetico precipita molto velocemente, come un bambino che gira a capofitto giù da una collina. Quando il vento solare magnetizzato incontra questo campo in tumulto nel modo giusto, può riconnettersi e la magnetosfera di Urano passa da aperta a chiusa ad aperta su base giornaliera."
Paty afferma che si prevede che questa riconnessione del vento solare avvenga a monte della magnetosfera di Urano su un intervallo di latitudini, con flusso magnetico che si chiude in varie parti della coda magnetica ritorta del pianeta.
Un'immagine composita di Urano dal Voyager 2 e due diverse osservazioni fatte dal telescopio spaziale Hubble:una per l'anello e una per le aurore. Credito:ESA/Hubble e NASA, L. Lamy/Osservatorio di Parigi
La riconnessione dei campi magnetici è un fenomeno in tutto il sistema solare. Si verifica quando la direzione del campo magnetico interplanetario - che proviene dal sole ed è anche noto come campo magnetico eliosferico - è opposta all'allineamento magnetosferico di un pianeta. Le linee del campo magnetico vengono quindi unite e riorganizzano la topologia magnetica locale, permettendo a un'ondata di energia solare di entrare nel sistema.
La riconnessione magnetica è una delle ragioni delle aurore terrestri. Le aurore potrebbero essere possibili a diverse latitudini su Urano a causa del suo campo magnetico fuori misura, ma l'aurora è difficile da osservare perché il pianeta è a quasi 2 miliardi di miglia dalla Terra. Il telescopio spaziale Hubble di tanto in tanto ha una debole visuale, ma non può misurare direttamente la magnetosfera di Urano.
I ricercatori della Georgia Tech hanno utilizzato modelli numerici per simulare la magnetosfera globale del pianeta e prevedere posizioni favorevoli di riconnessione. Hanno collegato i dati raccolti da Voyager 2 durante il suo sorvolo di cinque giorni nel 1986. È l'unica volta che un veicolo spaziale ha visitato.
I ricercatori affermano che saperne di più su Urano è una chiave per scoprire di più sui pianeti oltre il nostro sistema solare.
"La maggior parte degli esopianeti che sono stati scoperti sembra essere anche di dimensioni giganti del ghiaccio, " disse Xin Cao, il dottorato di ricerca in tecnologia della Georgia. candidato in scienze della terra e dell'atmosfera che ha guidato lo studio. "Forse ciò che vediamo su Urano e Nettuno è la norma per i pianeti:magnetosfere davvero uniche e campi magnetici meno allineati. Comprendere come queste complesse magnetosfere schermano gli esopianeti dalle radiazioni stellari è di fondamentale importanza per studiare l'abitabilità di questi mondi appena scoperti".
La carta, "Variabilità diurna e stagionale della magnetosfera di Urano, " è attualmente pubblicato nel Journal of Geophysical Research:Space Physics .
