Qual è il fatto più interessante che conosci su Urano? Il fatto che il suo asse di rotazione sia completamente fuori linea con ogni altro pianeta del sistema solare? O che la magnetosfera di Urano è asimmetrica, notevolmente inclinato rispetto al suo asse di rotazione, e significativamente sfalsato dal centro del pianeta? O che tutte le sue lune prendono il nome da personaggi di Shakespeare o Alexander Pope?

Tutti questi fatti (ad eccezione dei riferimenti letterari) provengono da un set di dati molto limitato. Alcuni dei migliori dati sono stati raccolti durante un sorvolo della Voyager 2 nel 1986. Da allora, gli unici nuovi dati provengono dai telescopi terrestri. Mentre sono in costante aumento in risoluzione, sono stati solo in grado di graffiare la superficie di ciò che potrebbe essere in agguato nel sistema che circonda il gigante di ghiaccio più vicino. Auspicabilmente, che sta per cambiare, poiché un team di scienziati ha pubblicato un white paper che sostiene la visita di una nuova navicella spaziale di classe Flagship.

Il documento è stato guidato dal Dr. Richard Cartwright, un ricercatore presso l'Istituto SETI, e la dottoressa Chloe B Beddingfield, uno scienziato del SETI e dell'Ames Research Center della NASA, che ha raccolto oltre 100 coautori a sostegno del documento. Il documento propone una missione di classe Flagship, mettendo il suo prezzo complessivo a più di $ 1 miliardo. Il team suggerisce che la missione dovrebbe essere progettata e lanciata nel prossimo decennio al fine di utilizzare un'assistenza gravitazionale di Giove che è disponibile solo una volta ogni pochi decenni.

L'assistenza gravitazionale ha due vantaggi principali. Uno è che porterà la missione lì più velocemente, permettendogli di dedicare più tempo alla scienza prima che la sua fonte di energia si esaurisca. Inoltre, potenzialmente porta la navicella nel sistema Uraniano in tempo per vedere un equinozio come parte di una missione estesa. Il monitoraggio di questo evento molto raro consentirebbe al team scientifico di acquisire dati ancora più unici che finora è stato impossibile raccogliere.

Non è solo il pianeta stesso che il team scientifico è interessato a monitorare, anche se. Molte delle lune di Urano sono uniche e meritano di per sé un'occhiata più da vicino. Voyager 2 ha scoperto 10 nuove lune, e più sono stati scoperti da allora, portando il totale a 27, il terzo più nel sistema solare.

Le lune sono classificate in tre gruppi distinti:le cinque lune classiche, di cui Titania è il più grande, le nove lune irregolari, le cui orbite indicano che potrebbero essere oggetti catturati da altre parti del sistema solare, e le 13 lune interne o ad anello che risiedono principalmente negli anelli di Urano.

Le lune classiche sono probabilmente composte da roccia e ghiaccio d'acqua, e hanno il potenziale per essere mondi oceanici, con oceani sotterranei sotto uno spesso strato di ghiaccio. Questi oceani sotto la superficie possono causare attività tettonica o criovulcanica sulle lune classiche. C'è qualche indicazione per questo su Miranda e Ariel, due delle lune classiche le cui superfici sembrano essere state modificate in un passato relativamente recente (geologicamente parlando).

Le immagini attuali delle loro superfici sono a risoluzione relativamente bassa, e uno degli obiettivi primari della missione proposta è acquisire immagini a risoluzione più elevata delle superfici delle lune. Con una risoluzione più elevata si ottiene una migliore comprensione delle caratteristiche geologiche di queste lune, compreso il numero di crateri, che può essere utilizzato come proxy per l'età superficiale.

Se queste lune hanno oceani sotto la superficie, sarebbero stati aggiunti alla lista dei mondi interessanti per gli astrobiologi. Tale elenco include anche luoghi come Encelado, che è stranamente simile a Miranda, secondo il dottor Cartwright. Ma non è l'unico posto interessante nel sistema in cui cercare. Mab, una delle lune ad anello di Urano, orbite all'interno di un anello diffuso e polveroso che potrebbe essere sostenuto da materiale espulso dal minuscolo corpo, che potrebbe anche finire sulle lune vicine. Allo stesso modo, le lune esterne Titania e Oberon potrebbero essere ricoperte dalla polvere che cade dai lontani satelliti irregolari di Urano. Questo tipo di interazioni dinamiche tra le diverse lune di Urano potrebbe essere verificato dalla missione proposta.

Per verificare le interazioni tra le lune e molte altre complessità del sistema planetario, la missione dovrà disporre di alcuni strumenti avanzati per raccogliere tutti quei dati. Il Dr. Cartwright afferma che ce ne saranno tre principali:una telecamera a luce visibile, un magnetometro, e uno spettrometro di mappatura nel vicino infrarosso.

Oltre a fornire fantastiche immagini del sistema planetario da consumare sulla Terra, la telecamera a luce visibile può essere utilizzata per fornire immagini ad alta risoluzione delle superfici degli oggetti, come descritto sopra. Può fornire informazioni su qualsiasi attività di superficie recente, e sarà parte integrante dell'obiettivo della missione estesa di osservare il cambiamento stagionale su Urano stesso.

Il magnetometro consentirà agli scienziati di studiare da vicino le interazioni tra le lune e il campo magnetico unico di Urano. Un magnetometro potrebbe essere usato per cercare gli oceani salati del sottosuolo in queste lune identificando i campi magnetici indotti che hanno origine nei loro interni. Questa tecnica è stata utilizzata dal magnetometro di Galileo per cercare gli oceani salati nelle grandi lune di Giove. Il JPL ha recentemente sviluppato un magnetometro molto sensibile che potrebbe potenzialmente essere lanciato in questa missione.

Uno spettrometro di mappatura del vicino infrarosso è uno strumento standard per qualsiasi missione scientifica spaziale moderna ed è la chiave per comprendere quali molecole sono presenti sulla superficie delle lune di Urano. In particolare, potrebbe caratterizzare ghiaccio di anidride carbonica e materiale contenente ammoniaca, che sono molecole geologicamente di breve durata che sono state rilevate su alcune lune di Urano. Indagare su queste molecole ci permetterebbe di comprendere meglio il potenziale astrobiologico di questi satelliti.

Quando è stato chiesto perché inviare una missione a questo gigante di ghiaccio esterno, con il suo potenziale astrobiologico sconosciuto, potrebbe essere un uso migliore dei dollari delle tasse americani rispetto a possibili missioni verso altri promettenti candidati astrobiologi, Il Dr. Cartwright indica due ragioni principali.

Primo, ci sono così pochi dati su Urano in generale, e la maggior parte di questi dati è stata raccolta da remoto negli ultimi 30+ anni. Un'unica missione al sistema, con l'intento di orbitare, aumenterebbe esponenzialmente la nostra comprensione di uno dei corpi planetari meno studiati del sistema solare.

Secondo, il numero di domande a cui puoi rispondere con una singola missione orbitante su Urano supera di gran lunga i dati raccolti da un viaggio su una singola luna. Ci sono 27 corpi noti da studiare nel sistema, insieme al pianeta stesso, i suoi anelli, e la sua strana magnetosfera, e forse ci sono ancora più lune da scoprire. Un singolo orbiter sarebbe in grado di raccogliere dati su tutti loro.

Il dottor Cartwright è anche pronto a sottolineare che, nell'ambito dell'ultimo sondaggio decennale, una missione simile al sistema Urano si è classificata terza in termini di priorità. Le due missioni che lo aspettano sono quelle che sono diventate il Perseverance Mars Rover e la missione Europa Clipper, entrambi stanno andando avanti con lo sviluppo. Con il progetto Urano prossimo in linea, le speranze del team sono alte che il concetto venga ripreso come la prossima missione ammiraglia.

Se viene raccolto, il team ha un po' di tempo per raggiungere la finestra necessaria per utilizzare l'assistenza gravitazionale di Giove tra il 2030 e il 2034. Con l'aiuto del gigante gassoso, la missione dovrebbe arrivare nel sistema uranico tra la prima metà degli anni 2040. Questo darà agli scienziati della missione tutto il tempo per rispolverare il loro Shakespeare, nel caso abbiano la possibilità di nominare altre lune.