Urano potrebbe avere una superficie solida a causa della sua composizione interna e della mancanza di calore interno?
Urano è il settimo pianeta dal Sole. È classificato come un gigante del ghiaccio, che, a differenza di un gigante gassoso, come Giove o Saturno, è composto principalmente da elementi più pesanti dell'idrogeno o dell'elio.
Si ritiene che Urano abbia un mantello fatto di "ghiacci" come fluidi supercritici (acqua, ammoniaca e metano), al di sotto di un'atmosfera composta da idrogeno molecolare, elio e metano.
Una delle particolarità che colpisce di Urano, oltre alla sua inclinazione assiale, è la sua significativa mancanza di calore interno, al punto che non emette più calore di quello che riceve dal sole. La temperatura registrata alla tropopausa è di 49 K, rendendo Urano il pianeta più freddo del sistema solare.
Questo mi ha fatto chiedere, e se (dal momento che non abbiamo mai inviato una sonda nell'atmosfera di Urano) la temperatura nel punto in cui l'atmosfera lascia il posto al mantello ghiacciato aumentasse solo, diciamo, 200-230 K? (Oppure abbiamo effettivamente prove che escludono questa possibilità?)
A quelle temperature, l'acqua rimane allo stato solido indipendentemente dalla pressione. Così ho iniziato a pensare se è possibile che Urano possa avere una crosta solida fatta di ghiaccio d'acqua, che galleggerebbe su un mantello fatto di fluidi supercritici (nel caso dell'acqua, il ghiaccio ha una densità minore dell'acqua supercritica se io ' Non ho torto?). Questa crosta potrebbe contenere ammoniaca liquida che avrebbe il proprio ciclo come l'acqua sulla Terra.
Sto cercando di creare un'impressione dell'artista e mi chiedevo se questo ambiente a cui stavo pensando sia effettivamente possibile data la conoscenza che abbiamo sulla scienza planetaria, o la mia immaginazione sta andando troppo oltre?
Risposte
Neve alta.
Vicino alla superficie, l'atmosfera di idrogeno di Urano è sotto alta pressione, quindi anche se è molto fredda, l'atmosfera densa può contenere una discreta quantità di acqua gassosa, ammoniaca, alcani e idrogeno solforato.
La quantità che l'atmosfera può contenere varia con la stagione e la temperatura. Quando arriva l'inverno, l'atmosfera fresca ha meno capacità di trattenere le sostanze "disciolte" e queste precipitano come il solido: la neve.
L'inizio dell'inverno significa forti nevicate su Urano e i venti forti producono spettacolari derive mobili. In estate le correnti regrediscono, sublimandosi di nuovo nell'atmosfera calda.
Questi cumuli di particelle di ghiaccio sono essi stessi incolori ma non è bianco e nero sulla superficie di Urano. Le derive brillano di carica elettrica. L'azione del vento sulla neve produce immense cariche elettriche nell'atmosfera secca delle ossa, ma la scarsa conduttività dei vari ghiacci puri significa che trovare un percorso a terra per queste cariche è quasi impossibile. Invece, la carica si riequilibra con l'atmosfera. Le cime appuntite delle formazioni di neve producono il fuoco di Sant'Elmo, che nell'atmosfera di idrogeno produce sfumature di lavanda, rosa e magenta.
Forse potrebbe essere una buona idea avere solo poche piccole isole solide galleggianti nell'atmosfera di Urano, che una sonda spaziale potrebbe provare a far atterrare una, invece di una superficie solida su tutto il pianeta.
In Triplanetary , Amazing Stories di EE Smith , gennaio-aprile 1934 e First Lensman (1950) vengono menzionate quattro guerre con JOvians. La menzione degli adepti di Giove polare nord mi ha fatto domandare se nella serie Lensman dovesse esserci un'isola galleggiante gigante nell'atmosfera gioviana sopra il polo nord .
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1918374[1]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1198[2]
Credo che la grande macchia rossa su Giove una volta fosse teorizzata come una gigantesca isola solida che galleggia nell'atmosfera. E forse potrebbe essere più plausibile che Urano abbia una caratteristica atmosferica che è più piccola di tutte quelle che sono state studiate e dimostrate essere tempeste, cioè una sorta di solida isola galleggiante, piuttosto che essere interamente ricoperta da una solida crosta. Si ritiene che la macchia scura di Urano sia un ciclone di circa 1.300 chilometri per 2.700 chilometri. Quindi qualsiasi caratteristica su Urano che non sia stata dimostrata essere una tempesta sarebbe probabilmente molto più piccola della Macchia oscura di Urano, ma forse abbastanza grande da contenere cose interessanti.
Parte seconda: alcune storie di Science Ficiton con superfici solide sui pianeti giganti.
Ci sono state alcune delle prime storie di fantascienza in cui i pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno avevano superfici solide.
Ad esempio, "The Planet of Doubt" di Stanley G. Weinbaum, Storie sorprendenti , ottobre 1935. Che è ambientato su Urano.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?47540[3]
Un'altra storia è "We also Walk Dogs" di Robert Heinlein, Astounding Science Fiction , luglio 1941, in cui vengono menzionati gioviani intelligenti che apparentemente vivono su una superficie solida.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46427[4]
In "Not Final!" Di Isaac Asimov, Astounding Science Fiction , ottobre 1941, e "Victory Unintentional", Super Science Stories , agosto 1942,
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46442[5]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?44199[6]
Furono raffigurati gioviani che vivevano su una superficie solida.
In "Bridge" Astounding Science Fiction di James Blish , febbraio 1952, un ponte verso il nulla fu costruito sulla solida superficie di Giove. Curiosamente, Blish ha coniato la frase "gigante gassoso" nel 1952, e quindi avrebbe dovuto essere consapevole della mancanza di superficie solida su Giove.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55942[7]
In "Call Me Joe" di Poul Anderson, Astounding Science Fiction , aprile 1957, è raffigurata una superficie solida su Giove.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55693[8]
E non posso fare a meno di pensare che quelle fossero tra le ultime buone storie di fantascienza che raffigurano superfici solide su pianeti giganti. Certamente sempre più libri di astronomia popolari iniziarono a descrivere i pianeti giganti come privi di superfici solide con il progredire del XX secolo, rendendo sempre più difficile per i fan della fantascienza accettare superfici così solide nelle storie.