Penultimo pianeta del Sistema solare, Urano è un mondo strambo. Percorrendo la sua orbita attorno al Sole, non piroetta su sé stesso più o meno eretto come fanno tutti gli altri: il suo asse di rotazione è talmente inclinato da farlo rotolare sul piano dell’eclittica. La sua magnetosfera, quanto a stranezze, non è da meno. A differenza di quanto accade sulla Terra, dove il campo magnetico è relativamente allineato con l’asse di rotazione del pianeta, il campo magnetico di Urano è inclinato di quasi 60 gradi rispetto all’asse di rotazione. Di conseguenza, la magnetosfera è molto variabile, rendendo i fenomeni aurorali assai complessi da ricostruire.
Due bande aurorali luminose sono state rilevate vicino ai poli magnetici di Urano, insieme a una riduzione dell’emissione e della densità ionica in una porzione della regione tra le due bande (una caratteristica probabilmente legata alle transizioni nelle linee del campo magnetico). Crediti: Esa/Webb, Nasa, Csa, Stsci, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (Esa/Webb)
Grazie alle osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb da un team guidato da Paola Tiranti, ricercatrice padovana oggi alla Northumbria University, è stato ora possibile ottenere la prima mappa tridimensionale dell’alta atmosfera di Urano. Presentata in un articolo pubblicato giovedì scorso su Geophysical Research Letters, mostra come il campo magnetico del gigante ghiacciato riesca a dare origine, al di sopra delle nuvole del pianeta, a spettacolari aurore polari. E conferma che nel corso degli ultimi trent’anni l’alta atmosfera di Urano ha continuato a raffreddarsi – una tendenza iniziata nei primi anni Novanta.
Paola Tiranti, ricercatrice padovana oggi alla Northumbria University (Regno Unito), prima autrice dello studio sulla ionosfera di Urano pubblicato su Geophysical Research Letters. Crediti: Northumbria University
«Non eravamo mai riusciti a vedere l’alta atmosfera di Urano in tre dimensioni», dice Tiranti. «Ora, grazie alla sensibilità di Webb, possiamo tracciare il modo in cui l’energia si muove verso l’alto attraverso l’atmosfera del pianeta e persino osservare l’influenza del suo campo magnetico asimmetrico».
Le osservazioni – condotte il 19 gennaio 2025 e durate circa 15 ore (vedi il timelapse qui sotto), dunque quasi per un’intera rotazione – hanno mostrato la presenza di due bande aurorali luminose vicino ai poli magnetici del pianeta e hanno consentito di rilevare il debole bagliore delle molecole fino a 5mila chilometri oltre la cima delle nuvole, fornendo il quadro più dettagliato mai ottenuto finora sulla formazione delle aurore. Grazie all’Integral Field Unit di NirSpec (lo spettrografo per il vicino infrarosso di Webb), gli autori dello studio hanno potuto mappare la temperatura e la densità degli ioni nella ionosfera di Urano, la regione in cui l’atmosfera si ionizza e interagisce fortemente con il campo magnetico del pianeta. I dati mostrano che le temperature raggiungono il picco tra i 3mila e i 4mila chilometri al di sopra delle nuvole, mentre la densità degli ioni è massima a circa mille chilometri. La temperatura media dell’alta atmosfera è risultata pari a circa 150 gradi Celsius, inferiore ai valori registrati dai telescopi terrestri o con le precedenti osservazioni dallo spazio.
«È vero che, vista la grande distanza dal Sole, può sembrare una temperatura sorprendentemente elevata. Si tratta di quello che in ambito scientifico viene spesso definito il problema del bilancio energetico», spiega Tiranti a Media Inaf, «una sorta di “crisi energetica” delle alte atmosfere planetarie: la radiazione solare da sola non è sufficiente a spiegare temperature così alte. Questo indica che devono intervenire meccanismi aggiuntivi di riscaldamento, come l’energia trasferita dal vento solare, dai processi aurorali o dalle dinamiche interne dell’atmosfera. Questo fenomeno non riguarda solo Urano, in quanto temperature elevate nelle alte atmosfere sono state osservate in tutti i pianeti giganti sin dai tempi delle prime sonde spaziali (Voyager 2 per Urano). Si tratta di un problema aperto e comune alle atmosfere dei pianeti giganti, che stiamo ancora cercando di comprendere pienamente tramite modelli e osservazioni».
Comprendere perché Urano si sta raffreddando, nonostante sia così lontano dal Sole, potrebbe fornire informazioni cruciali su come i pianeti giganti ghiacciati regolano la temperatura delle loro atmosfere. «Rivelando la struttura verticale di Urano in modo così dettagliato», osserva a questo proposito Tiranti, «Webb ci sta aiutando a comprendere il bilancio energetico dei giganti ghiacciati. Si tratta di un passo fondamentale verso la caratterizzazione dei pianeti giganti al di fuori del nostro Sistema solare».
Per saperne di più:
- Leggi su Geophysical Research Letters l’articolo “JWST Discovers the Vertical Structure of Uranus’ Ionosphere”, di Paola I. Tiranti, H. Melin, L. Moore, E. M. Thomas, K. L. Knowles, T. S. Stallard, K. Roberts e J. O’Donoghue