Numa parceria inovadora, a NASA e a ESA estão a unir forças para explorar o sistema uraniano. A colaboração oferece perspectivas interessantes para ambas as agências espaciais. Esta joint venture promete não só reduzir custos e fornecer à NASA instrumentos de última geração, mas também oferecer aos cientistas europeus uma oportunidade única de participar numa missão de primeira classe a um custo relativamente baixo.
Esta nova parceria reflete o sucesso da missão Cassini-Huygens, que continua a ser um estudo cientificamente frutífero no estudo do sistema solar exterior e tem um enorme potencial para avançar a nossa compreensão dos mistérios de Urano e das suas luas..
rano é o sétimo planeta a partir do Sol e o terceiro e quarto maior dos oito planetas do Sistema Solar. Foi descoberto por William Herschel em 1781 e tem uma atmosfera composta por hidrogênio, hélio, água, amônia e metano. Sua temperatura mínima é de 49K (-224°C) e possui uma complexa estrutura de nuvens estratificadas.
Seu interior é composto principalmente de gelo e rocha, e possui anéis, magnetosfera e vários satélites naturais. O sistema de Urano tem uma configuração única, com seu eixo de rotação inclinado quase no plano de trânsito do planeta, o que faz com que seus pólos norte e sul estejam localizados quase onde estaria o equador em outros planetas.
Urano é um planeta com poucas características na luz visível, mas observações recentes mostraram mudanças sazonais e aumento da atividade meteorológica. A velocidade do vento em Urano pode chegar a 250 metros por segundo (900 km/h). Antes de Urano ser descoberto como planeta, ele foi observado muitas vezes e muitas vezes confundido com uma estrela.
O registro mais antigo de seu avistamento remonta a 1690, quando John Flamsteed o observou pelo menos seis vezes e catalogou como 34 Tauri. O astrônomo francês Pierre Lemonnier observou Urano pelo menos 12 vezes entre 1750 e 1769, incluindo quatro noites consecutivas. Sir William Herschel observou o planeta no jardim de sua casa em 19 New King Street, Bathmore, Somerset (hoje Museu Herschel de Astronomia) em 13 de março de 1781, mas inicialmente (26 de abril de 1781) relatou que era um cometa.
Herschel "se envolveu em observações de paralaxe de estrelas fixas" usando um telescópio de sua própria concepção. Ele anotou em seu diário: uma nebulosa ou talvez um cometa". Em 17 de março, ele anunciou: “Olhei para um cometa ou nebulosa e descobri que era um cometa porque mudou de posição”. Quando apresentou sua descoberta à Royal Society, ele anunciou que havia descoberto um cometa comparando-o indiretamente a um planeta.
O planeta foi descoberto há 39 anos. antes da Antártida. Herschel relatou sua descoberta ao astrônomo britânico Nevil Maskelyne e recebeu dele a seguinte resposta em 23 de abril: "Não sei como chamá-lo. Parece ser um planeta comum movendo-se em uma órbita quase circular ao redor do Sol, assim como um cometa que se move muito em uma elipse excêntrica. Ainda não observei uma coma ou cauda nele. Embora Herschel continuasse a descrever cautelosamente o novo objeto como um cometa, outros astrônomos começaram a suspeitar do contrário.
O astrônomo russo Anders Johan Lexell foi o primeiro a calcular a órbita do novo objeto e sua órbita quase circular, ele concluiu que era mais parecido com um planeta do que com um cometa, o astrônomo alemão Johann Elert Bode descreveu a descoberta de Herschel como "um planeta até então desconhecido orbitando Saturno como um planeta em vez de um cometa". Logo o objeto foi amplamente aceito como um novo planeta. Em 1783, o próprio Herschel admitiu este facto a Joseph Banks, presidente da Royal Society: "A partir das observações dos mais eminentes astrônomos da Europa, parece que a nova estrela que tive a honra de mostrar em Março de 1781 é; o planeta mais importante no nosso sistema solar.
Em reconhecimento a esta conquista, o rei George III deu a Herschel um salário anual de £ 200 com a condição de que ele se mudasse para Windsor para que a família real pudesse observar os céus com seu telescópio..
Urano orbita o Sol aproximadamente a cada 84 anos terrestres. A distância média do Sol é de 3.000 milhões de km (20 UA). A energia do Sol é cerca de 1/400 da energia da Terra. Em 1783, Pierre-Simon Laplace calculou os elementos orbitais do universo. Com o tempo, começaram a aparecer discrepâncias entre as órbitas previstas e observadas e, em 1841, John Couch Adams sugeriu que as discrepâncias se deviam à gravidade de um planeta desconhecido.
Em 1845, Urbain Le Verrier iniciou observações independentes da órbita de Urano, e em 23 de setembro de 1846, Johann Gottfried Galle descobriu um novo planeta, mais tarde denominado Netuno, na mesma posição indicada por Le Verrier. O período orbital de Urano é de 17 horas e 14 minutos. Como todos os grandes planetas, a atmosfera superior sofre ventos rotacionais muito fortes. Em certas latitudes, como a dois terços do caminho entre o equador e o Pólo Sul, as massas de ar movem-se mais rapidamente, completando uma revolução em apenas 14 horas.
Urano está a 97,77 graus. Em outras palavras, o eixo de rotação é paralelo ao plano do sistema solar, então o planeta gira de lado como uma bola rolando sobre uma superfície. Ocorrem mudanças sazonais muito diferentes daquelas observadas em outros planetas. À medida que Urano se aproxima do solstício de inverno, um de seus pólos é iluminado pelo Sol, enquanto o outro pólo fica escuro. Um pequeno grupo perto do equador experimenta um rápido ciclo dia noite, mas, tal como os pólos da Terra, o Sol está baixo no horizonte. No lado oposto do planeta, seus pólos estão voltados para o Sol. Cada pólo tem 42 anos de pleno sol e 42 anos de escuridão.
Um dos resultados axiais é que, em média, durante o ano, as regiões polares de Urano recebem mais energia solar do que a região equatorial. No entanto, Urano é mais quente no equador do que nos pólos. Os mecanismos internos pelos quais isso ocorre ainda não são conhecidos. A causa da inclinação axial incomum não é totalmente compreendida, mas acredita-se que um protoplaneta do tamanho da Terra tenha colidido com Urano durante a formação do sistema solar, causando a inclinação.
Quando a Voyager 2 passou por aqui em 1986, o pólo sul de Urano apontava para mais perto do Sol. Ao nomear isto como “Sul”, utiliza a definição aceite pela União Astronômica Internacional. Significa ao norte de um planeta ou planetas, o pólo no plano oposto do sistema solar, independentemente da direção para o qual o planeta esteja voltado. Está mudando. Às vezes, outras regras são usadas, onde os lados norte e sul do corpo são determinados pela regra da mão direita para a direção de rotação.
De acordo com este sistema de coordenadas final, o pólo inferior de Urano foi descoberto em 1986. A massa de Urano é 14 vezes maior que a da Terra, tornando-o o menos massivo dos planetas. Seu diâmetro é ligeiramente maior que o de Netuno e quatro vezes maior que a da Terra, e sua densidade é de 1,27 g/cm3, tornando-o o segundo menor planeta depois de Saturno. Este valor indica que a maior parte deste produto é gelo: água, amônia e metano.
A quantidade total de gelo no mundo não é conhecida com exatidão, pois aparecem valores diferentes dependendo do modelo selecionado. Deve ter entre 9,3 e 13,5 vezes a massa da Terra. O hidrogênio e o hélio são uma pequena fração do total, 0,5 a 1,5 vezes a massa da Terra. O resto da massa que não é gelo (entre 0,5 e 3,7 vezes a massa da Terra) é chamada de rocha.
O modelo padrão da composição de Urano tem três camadas: um núcleo rochoso de silicato/ferroníquel, um manto gelado no meio e uma atmosfera de hidrogênio/hélio. Tem uma massa relativamente pequena, apenas 0,55 vezes a massa da Terra, o que representa menos de 20% da massa dos planetas. O manto tem 13,4 vezes a massa da Terra e constitui a maior parte do planeta, a alta atmosfera tem 0,5 vezes a massa da Terra e se estende até 20% do raio do planeta.
A densidade do núcleo é de 9 g/cm3, a pressão central é de 8 milhões de bar (800 GPa) e a temperatura é de 5.000 K. O manto gelado é composto não apenas de gelo, mas também de água quente e espessa. Água, amônia e outros produtos químicos não estão disponíveis. Essa água com alta energia elétrica é chamada de amônia da água do mar. A composição inicial de Urano e Netuno é muito diferente da de Júpiter e Saturno, com gelo na atmosfera, o que justifica a sua classificação especial como gigantes de gelo.
Pode haver uma camada de água ionizada, onde as moléculas de água se quebram em uma mistura de íons hidrogênio e oxigênio, e uma região profunda de água superirônica, onde o oxigênio é cristalino, mas os íons hidrogênio podem se mover livremente na estrutura do oxigênio..Não existe superfície sólida em Urano, mas a parte mais externa da atmosfera, acessível por sensoriamento remoto, é chamada de atmosfera. Um sensor remoto pode penetrar cerca de 300 km abaixo de um nível de pressão de 1 bar (100 kPa) a uma pressão igual a 100 bar (10 MPa) e a uma temperatura de 320 K.
Ao contrário da atmosfera da Terra, Urano não tem mesosfera. A composição da atmosfera de Urano é diferente da da Terra, composta principalmente de hidrogênio e hélio. A fração molar de hélio, o número de átomos de hélio por átomo de gás, é 0,15 ± 0,03 na alta atmosfera, o que corresponde a uma fração de massa de 0,26 ± 0,05. Este valor está muito próximo da fração mássica do hélio protocolar de 0,275 ± 0,01. Isto indica que o hélio não está concentrado no centro do planeta como outros planetas gigantes gasosos.
O terceiro elemento gasoso mais abundante é o metano (CH4). O metano tem uma forte banda de absorção no espectro visível e infravermelho próximo, dando ao planeta uma cor azul esverdeada ou azul esverdeada. As moléculas de metano constituem 2,3% da atmosfera em fração molar a um nível de pressão de 1,3 bar (130 kPa). Há 20 a 30 vezes a quantidade de carbono encontrada no sol. Em outras palavras, há menos moléculas do composto por molécula de hidrogênio do que na alta atmosfera devido às temperaturas muito mais frias. Isto reduzirá os níveis de saturação e congelará o excesso de metano.
O fato de a atmosfera ser rica em compostos pouco voláteis, como amônia, água e sulfeto de hidrogênio, não é totalmente explicado. Este composto pode ter mais valor que a luz solar. Junto com o metano, muitos átomos de carbono são encontrados na estratosfera, que se acredita serem formados a partir do metano pela fotossíntese induzida pela radiação ultravioleta.
Os compostos incluem etano (C2H6), acetileno (C2H2), metilacetileno (CH3C2H) e diacetileno (C2HC2H). A espectroscopia também revelou vestígios de vapor de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono na alta atmosfera, que só podem vir de fontes externas, como a poeira cometária. A troposfera é a parte mais baixa e densa da atmosfera, e a temperatura diminui com o aumento da altitude. A temperatura cai de 320 K na origem troposférica nominal (-300 km) para 53 K a 50 km.
A temperatura da região mais fria da troposfera (tropopausa) varia com a latitude, de 49 a 57 K. A tropopausa é responsável pela maior parte da emissão de calor no infravermelho próximo do planeta, então a temperatura efetiva é fixada em 59,1 ± 0,3 K. Acredita-se que o planeta tenha uma estrutura de nuvens complexa. São propostas hipóteses para a presença de nuvens de água na faixa de pressão de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), nuvens de hidrossulfito de amônia na faixa de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), nuvem de amônia ou de hidrogênio. Gás entre 3 e 10 bar (0,3 e 1 MPa) e depois uma fina nuvem de metano é vista entre 1 e 2 bar (0,1 e 0,2 MPa).
A troposfera é uma parte muito dinâmica da atmosfera, caracterizada por ventos fortes, nuvens brilhantes e mudanças sazonais, tudo explicado abaixo. A camada superior A camada intermediária da atmosfera de Urano é a estratosfera, que geralmente aumenta de temperatura com a altitude, de 53 K na tropopausa a 800 a 850 K na baixa atmosfera.
O calor na estratosfera é causado pela absorção da radiação solar UV e IR pelo metano e outros hidrocarbonetos produzidos nesta parte da atmosfera pela decomposição do metano. O calor também é controlado no ar quente. Os hidrocarbonetos existem numa camada estreita em altitudes entre 100 e 300 km, correspondendo a uma faixa de pressão de 10 a 0,1 mbar (1.000 a 10 kPa) e uma temperatura de 75 a 170 K. Os hidrocarbonetos mais importantes são o metano, o acetileno e o etano.
A proporção de mistura de hidrogênio é 10−7. A proporção de mistura de dióxido de carbono é a mesma neste ponto. A taxa de absorção de hidrogênios pesados e dióxido de carbono é três vezes menor. A densidade da água é 7×10−9. O etano e o acetileno condensam-se no subsolo e congelam (abaixo do nível de 10 mBar) para formar vapores, o que pode ser a razão do formato de Urano. A concentração de hidrogênio na estratosfera de Urano é menor que a dos outros planetas gigantes.A parte mais externa da atmosfera de Urano consiste na atmosfera e na coroa, que tem uma temperatura de cerca de 800 a 850 K.
A fonte de calor necessária para manter esses valores elevados não é compreendida. Os empregos Aurora podem fornecer a energia que você precisa. A baixa eficiência de aquecimento devido à falta de hidrocarbonetos na estratosfera acima de 0,1 mbar é responsável por este fenômeno.
Existem muitos átomos de hidrogênio livres na atmosfera coronal, além do hidrogênio molecular. A baixa massa e a alta temperatura explicam por que a coroa se estende por mais de 50.000 km, ou o dobro do comprimento do planeta. Esta ampla coroa é uma característica especial de Urano. O efeito é a atração de pequenas partículas que orbitam o planeta, fazendo com que a poeira passe pelos anéis de Urano.
Existem muitos átomos de hidrogênio livres na atmosfera coronal, além do hidrogênio molecular. A baixa massa e a alta temperatura explicam por que a coroa se estende por mais de 50.000 km, ou o dobro do comprimento do planeta. Esta ampla coroa é uma característica especial de Urano. O efeito é a atração de pequenas partículas que orbitam o planeta, fazendo com que a poeira passe pelos anéis de Urano.
Fonte: Nasa
Geraldo de Azevedo
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