O PLANETA URANO

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Urano, que leva o nome do deus grego do céu, é um gigante gasoso e o sétimo planeta do nosso Sol. É também o terceiro maior planeta do nosso Sistema Solar, ficando atrás de Júpiter e Saturno. Como seus colegas gigantes de gás, ele tem muitas luas, um sistema de anéis e é composto principalmente de gases que se acredita envolverem um núcleo sólido.

Embora possa ser visto a olho nu, a percepção de que Urano é um planeta era relativamente recente. Embora existam indícios de que ele foi visto várias vezes ao longo dos últimos dois mil anos, não foi até o século 18 que foi reconhecido pelo que era. Desde aquela época, toda a extensão das luas, do sistema de anéis e da natureza misteriosa do planeta passou a ser conhecida.

Descoberta e nomeação:

Como os cinco planetas clássicos - Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno - Urano pode ser visto sem a ajuda de um telescópio. Mas devido à sua obscuridade e órbita lenta, os astrônomos antigos acreditavam que era uma estrela. A primeira observação conhecida foi realizada por Hipparchos, que a registrou como uma estrela em seu catálogo de estrelas em 128 AEC - observações que mais tarde foram incluídas no livro de Ptolomeu. Almagest.

O primeiro avistamento definitivo de Urano ocorreu em 1690, quando o astrônomo inglês John Flamsteed - o primeiro astrônomo real - o viu pelo menos seis vezes e o catalogou como uma estrela (34 Tauri). O astrônomo francês Pierre Lemonnier também observou pelo menos doze vezes entre os anos de 1750 e 1769.

No entanto, foi a observação de Urano por Sir William Herschel em 13 de março de 1781 que iniciou o processo de identificá-lo como um planeta. Na época, ele o relatou como uma observação de cometa, mas depois se envolveu em uma série de observações usando um telescópio de seu próprio projeto para medir sua posição em relação às estrelas. Quando ele relatou isso à Royal Society, ele alegou que era um cometa, mas implicitamente o comparou a um planeta.

Depois, vários astrônomos começaram a explorar a possibilidade de o "cometa" de Herschel ser de fato um planeta. Entre eles estavam o astrônomo russo Anders Johan Lexell, que foi o primeiro a calcular sua órbita quase circular, o que o levou a concluir que, afinal, era um planeta. O astrônomo de Berlim Johann Elert Bode, membro da "United Astronomical Society", concordou com isso depois de fazer observações semelhantes de sua órbita.

Logo, o status de Urano como planeta se tornou um consenso científico e, em 1783, o próprio Herschel reconheceu isso na Royal Society. Em reconhecimento à sua descoberta, o rei George III da Inglaterra concedeu a Herschel uma bolsa anual de £ 200, com a condição de ele se mudar para Windsor para que a Família Real pudesse olhar através de seus telescópios.

Em homenagem a seu novo patrono, William Herschel decidiu nomear sua descobertaGeorgium Sidus ("George's Star" ou "Georges Planet"). Fora da Grã-Bretanha, esse nome não era popular e logo foram propostas alternativas. Entre eles, o astrônomo francês Jerome Lalande, propondo chamá-lo Hershel em homenagem a sua descoberta, e o astrônomo sueco Erik Prosperin propondo o nome de Netuno.

Johann Elert Bode propôs o nome Urano, a versão latinoizada do deus grego do céu, Ouranos. Esse nome parecia apropriado, dado que Saturno recebeu o nome do pai mítico de Júpiter, então esse novo planeta deveria receber o nome do pai mítico de Saturno. Por fim, a sugestão de Bode se tornou a mais usada e se tornou universal em 1850.

Tamanho, massa e órbita de Urano:

Com um raio médio de aproximadamente 25.360 km, um volume de 6.833 × 10¹³ km³e uma massa de 8,68 × 10²⁵ kg, Urano é aproximadamente 4 vezes o tamanho da Terra e 63 vezes o seu volume. No entanto, como gigante de gás, sua densidade (1,27 g / cm³) é significativamente menor; portanto, é apenas 14,5 tão grande quanto a Terra. Sua baixa densidade também significa que, embora seja o terceiro maior dos gigantes de gás, é o menos massivo (ficando atrás de Netuno em 2,6 massas terrestres).

A variação da distância de Urano do Sol também é maior do que qualquer outro planeta (sem incluir planetas anões ou plutóides). Essencialmente, a distância do gigante gasoso ao Sol varia de 18,28 UA (2.735.118.100 km) no periélio a 20,09 AU (3.006.224.700 km) no afélio. A uma distância média de 3 bilhões de quilômetros do Sol, Urano leva aproximadamente 84 anos (ou 30.687 dias) para completar uma única órbita do Sol.

O período rotacional do interior de Urano é de 17 horas e 14 minutos. Como em todos os planetas gigantes, sua atmosfera superior experimenta ventos fortes no sentido de rotação. Em algumas latitudes, como cerca de 60 graus ao sul, as características visíveis da atmosfera se movem muito mais rapidamente, fazendo uma rotação completa em menos de 14 horas.

Uma característica única de Urano é que ele gira de lado. Enquanto todos os planetas do Sistema Solar estão inclinados em seus eixos até certo ponto, Urano tem a inclinação axial mais extrema de 98 °. Isso leva às estações radicais que o planeta experimenta, sem mencionar um ciclo dia-noite incomum nos pólos. No equador, Urano experimenta dias e noites normais; mas nos pólos, cada experiência experimenta 42 anos terrestres do dia seguidos por 42 anos da noite.

Composição de Urano:

O modelo padrão da estrutura de Urano é que ele consiste em três camadas: um núcleo rochoso (silicato / ferro-níquel) no centro, um manto gelado no meio e um envelope externo de hidrogênio e hélio gasoso. Assim como Júpiter e Saturno, o hidrogênio e o hélio são responsáveis pela maior parte da atmosfera - aproximadamente 83% e 15% -, mas apenas uma pequena porção da massa total do planeta (0,5 a 1,5 massas terrestres).

O terceiro elemento mais abundante é o gelo de metano (CH⁴), responsável por 2,3% de sua composição e responsável pela cor azul-marinho ou ciano do planeta. Quantidades vestigiais de vários hidrocarbonetos também são encontradas na estratosfera de Urano, que se pensa serem produzidas a partir de metano e fotólise induzida por radiação ultraviolenta. Eles incluem etano (C₂H₆), acetileno (C₂H₂), metilacetileno (CH₃C₂H) e diacetileno (C₂HC₂H)

Além disso, a espectroscopia descobriu monóxido de carbono e dióxido de carbono na atmosfera superior de Urano, bem como a presença de nuvens geladas de vapor de água e outros voláteis, como amônia e sulfeto de hidrogênio. Por causa disso, Urano e Netuno são considerados uma classe distinta de planeta gigante - conhecida como "Gigantes do Gelo" -, pois são compostos principalmente de substâncias voláteis mais pesadas.

De fato, o manto de gelo não é composto de gelo no sentido convencional, mas de um fluido quente e denso que consiste em água, amônia e outros voláteis. Esse fluido, que tem alta condutividade elétrica, às vezes é chamado de oceano água-amônia.

O núcleo de Urano é relativamente pequeno, com uma massa de apenas 0,55 massas terrestres e um raio inferior a 20% do tamanho total do planeta. O manto compreende sua massa, com cerca de 13,4 massas terrestres, e a atmosfera superior é relativamente insubstancial, pesando cerca de 0,5 massas terrestres e se estendendo pelos últimos 20% do raio de Urano.

A densidade do núcleo de Urano é estimada em 9 g / cm³, com uma pressão no centro de 8 milhões de barras (800 GPa) e uma temperatura de cerca de 5000 K (que é comparável à superfície do Sol).

Atmosfera de Urano:

Como na Terra, a atmosfera de Urano é dividida em camadas, dependendo da temperatura e pressão. Como os outros gigantes gasosos, o planeta não possui uma superfície firme, e os cientistas definem a superfície como a região onde a pressão atmosférica excede uma barra (a pressão encontrada na Terra ao nível do mar). Qualquer coisa acessível à capacidade de sensoriamento remoto - que se estende até aproximadamente 300 km abaixo do nível de 1 barra - também é considerada a atmosfera.

Usando esses pontos de referência, a atmosfera de Urano pode ser dividida em três camadas. A primeira é a troposfera, entre altitudes de -300 km abaixo da superfície e 50 km acima dela, onde as pressões variam de 100 a 0,1 bar (10 MPa a 10 kPa). A segunda camada é a estratosfera, que atinge entre 50 e 4000 km e experimenta pressões entre 0,1 e 10^-10 bar (10 kPa a 10 µPa).

A troposfera é a camada mais densa da atmosfera de Urano. Aqui, a temperatura varia de 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) na base (-300 km) a 53 K (-220 ° C / -364 ° F) a 50 km, sendo a região superior a mais fria no sistema solar. A região da tropopausa é responsável pela grande maioria das emissões térmicas por infravermelho de Urano, determinando sua temperatura efetiva de 59,1 ± 0,3 K.

Dentro da troposfera existem camadas de nuvens - nuvens de água nas pressões mais baixas, com nuvens de hidrossulfeto de amônio acima delas. Nuvens de amônia e sulfeto de hidrogênio vêm a seguir. Finalmente, nuvens finas de metano caíam no topo.

Na estratosfera, as temperaturas variam de 53 K (-220 ° C / -364 ° F) no nível superior a entre 800 e 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) na base da termosfera, graças em grande parte ao aquecimento causado pela radiação solar. A estratosfera contém poluição atmosférica de etano, o que pode contribuir para a aparência monótona do planeta. Acetileno e metano também estão presentes, e essas neblinas ajudam a aquecer a estratosfera.

A camada mais externa, a termosfera e a coroa, se estendem de 4.000 km até 50.000 km da superfície. Essa região tem uma temperatura uniforme de 800-850 (577 ° C / 1.070 ° F), embora os cientistas não tenham certeza do motivo. Como a distância de Urano para o Sol é tão grande, a quantidade de calor proveniente dele é insuficiente para gerar temperaturas tão altas.

Como Júpiter e Saturno, o clima de Urano segue um padrão semelhante, em que os sistemas são divididos em faixas que giram em torno do planeta, que são impulsionadas pelo calor interno subindo para a atmosfera superior. Como resultado, os ventos em Urano podem chegar a 900 km / h (560 mph), criando tempestades enormes como a observada pelo Telescópio Espacial Hubble em 2012. Semelhante à Grande Mancha Vermelha de Júpiter, esta “Mancha Negra” era um gigante vórtice de nuvem que mede 1.700 quilômetros por 3.000 quilômetros (1.100 milhas por 1.900 milhas).

Luas de Urano:

Urano possui 27 satélites conhecidos, que são divididos nas categorias de luas maiores, luas interiores e luas irregulares (semelhantes a outros gigantes gasosos). As maiores luas de Urano são, em ordem de tamanho, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon e Titânia. Essas luas variam em diâmetro e massa de 472 km e 6,7 × 10¹⁹ kg para Miranda a 1578 km e 3,5 × 10²¹ kg para o Titania. Cada uma dessas luas é particularmente escura, com baixa ligação e albedos geométricos. Ariel é o mais brilhante, enquanto Umbriel é o mais escuro.

Acredita-se que todas as grandes luas de Urano tenham se formado no disco de acreção, que existia em torno de Urano por algum tempo após a sua formação ou resultou do grande impacto sofrido por Urano no início de sua história. Cada um é composto por quantidades aproximadamente iguais de rocha e gelo, exceto Miranda, que é feito principalmente de gelo.

O componente de gelo pode incluir amônia e dióxido de carbono, enquanto se acredita que o material rochoso seja composto de material carbonáceo, incluindo compostos orgânicos (semelhantes a asteróides e cometas). Acredita-se que suas composições sejam diferenciadas, com um manto gelado em torno de um núcleo rochoso.

No caso de Titânia e Oberon, acredita-se que oceanos de água líquida possam existir no limite do núcleo / manto. Suas superfícies também são fortemente crateradas; mas em cada caso, o recapeamento endógeno levou a um grau de renovação de seus recursos. Ariel parece ter a superfície mais jovem com o menor número de crateras de impacto, enquanto Umbriel parece ser a mais antiga e com maior cratera.

As principais luas de Urano não têm atmosfera discernível. Além disso, devido à sua órbita em torno de Urano, eles experimentam ciclos sazonais extremos. Como Urano orbita o Sol quase de lado e as grandes luas orbitam em torno do plano equatorial de Urano, os hemisférios norte e sul experimentam períodos prolongados de dia e de noite (42 anos por vez).

A partir de 2008, Urano é conhecido por possuir 13 luas interiores cujas órbitas estão dentro da de Miranda. Eles estão, em ordem de distância do planeta: Cordélia, Ofélia, Bianca, Cressida, Desdêmona, Julieta, Portia, Rosalind, Cupido, Belinda, Perdita, Puck e Mab. Consistente com o nome das luas maiores de Urano, todos recebem nomes de personagens de peças de Shakespeare.

Todas as luas internas estão intimamente conectadas ao sistema de anéis de Urano, o que provavelmente resultou da fragmentação de uma ou várias pequenas luas internas. Puck, a 162 km, é a maior das luas interiores de Urano - e a única fotografada por Voyager 2 em qualquer detalhe - enquanto Puck e Mab são os dois satélites mais externos de Urano.

Todas as luas interiores são objetos escuros. Eles são feitos de gelo de água contaminado com um material escuro, que provavelmente é material orgânico processado pela radiação de Urano. O sistema também é caótico e aparentemente instável. Simulações em computador estimam que podem ocorrer colisões, principalmente entre Desdêmona e Cressida ou Julieta nos próximos 100 milhões de anos.

A partir de 2005, Urano também é conhecido por ter nove luas irregulares, que orbitam a uma distância muito maior que a de Oberon. Todas as luas irregulares são provavelmente objetos capturados que foram capturados por Urano logo após sua formação. Eles são, em ordem de distância de Urano: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos e Ferdinard (mais uma vez, nomeados para personagens de peças de Shakespeare).

As luas irregulares de Urano variam em tamanho de cerca de 150 km (Sycorax) a 18 km (Trinculo). Com exceção de Margaret, todos circulam Urano em órbitas retrógradas (o que significa que orbitam o planeta na direção oposta à sua rotação).

Sistema de anéis de Urano:

Como Saturno e Júpiter, Urano tem um sistema de anéis. No entanto, esses anéis são compostos de partículas extremamente escuras que variam em tamanho de micrômetros a uma fração de metro - por isso, eles não são tão discerníveis quanto os de Saturno. Atualmente são conhecidos treze anéis distintos, sendo o mais brilhante o anel épsilon. E, com exceção dos dois muito estreitos, esses anéis geralmente medem alguns quilômetros de largura.

Os anéis são provavelmente muito jovens e não se acredita que tenham se formado com Urano. A matéria nos anéis pode ter sido parte de uma lua (ou luas) que foi destruída por impactos de alta velocidade. Dos inúmeros pedaços de detritos que se formaram como resultado desses impactos, apenas algumas partículas sobreviveram em zonas estáveis correspondentes aos locais dos anéis presentes.

As primeiras observações conhecidas do sistema de anéis ocorreram em 10 de março de 1977 por James L. Elliot, Edward W. Dunham e Jessica Mink usando o Observatório Aerotransportado Kuiper. Durante uma ocultação da estrela SAO 158687 (também conhecida como HD 128598), eles discerniram cinco anéis existentes em um sistema ao redor do planeta e observaram mais quatro depois.

Os anéis foram fotografados diretamente quando Voyager 2 passou por Urano em 1986 e a sonda foi capaz de detectar dois anéis fracos adicionais - elevando o número de anéis observados para 11. Em dezembro de 2005, o Telescópio Espacial Hubble detectou um par de anéis anteriormente desconhecidos, elevando o total para 13. O maior está localizado duas vezes mais longe de Urano do que os anéis conhecidos anteriormente, por isso é chamado de sistema de anéis "externo".

Em abril de 2006, imagens dos novos anéis do Observatório Keck produziram as cores dos anéis externos: o mais externo é azul e o outro vermelho. Em contraste, os anéis internos de Urano parecem cinza. Uma hipótese referente à cor azul do anel externo é que ele é composto de pequenas partículas de gelo d'água da superfície do Mab que são pequenas o suficiente para espalhar a luz azul.

Exploração:

Urano foi visitado apenas uma vez por qualquer espaçonave: a NASA Voyager 2 sonda espacial, que sobrevoou o planeta em 1986. Em 24 de janeiro de 1986, Voyager 2 passou a 81.500 km da superfície do planeta, devolvendo as únicas fotos em close de Urano. Voyager 2 então continuou a fazer um encontro próximo com Netuno em 1989.

A possibilidade de enviar o Cassini a sonda de Saturno a Urano foi avaliada durante uma fase de planejamento da extensão da missão em 2009. No entanto, isso nunca foi concretizado, pois levaria cerca de vinte anos para Cassini para chegar ao sistema uraniano depois de partir de Saturno.

Em termos de missões futuras, várias propostas foram feitas. Por exemplo, um orbitador e sonda de Urano foi recomendado pela Pesquisa Decadal de Ciência Planetária de 2013-2022 publicada em 2011. Esta proposta previa um lançamento ocorrendo entre 2020-2023 e um cruzeiro de 13 anos para Urano. Um Orbiter de Urano de Novas Fronteiras foi avaliado e recomendado no estudo, O argumento para um orbitador de Urano. No entanto, esta missão é considerada de menor prioridade do que as futuras missões a Marte e ao Sistema Joviano.

Cientistas do Laboratório de Ciências Espaciais de Mullard, no Reino Unido, propuseram uma missão conjunta NASA-ESA para Urano, conhecida como Uranus Pathfinder. Essa missão envolveria o lançamento de uma missão de classe média até 2022 e as estimativas estimam seu custo em € 470 milhões (~ US $ 525 milhões).

Outra missão a Urano, chamada Reconhecimento Orbital Herschel do Sistema Uraniano (HORUS), foi projetado pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins. A proposta é de um orbitador movido a energia nuclear carregando um conjunto de instrumentos, incluindo uma câmera de imagem, espectrômetros e um magnetômetro. A missão seria lançada em abril de 2021 e chegaria a Urano 17 anos depois.

Em 2009, uma equipe de cientistas planetários do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA apresentou projetos possíveis para um orbitador de Urano movido a energia solar. A janela de lançamento mais favorável para essa sonda seria em agosto de 2018, com chegada a Urano em setembro de 2030. O pacote científico pode incluir magnetômetros, detectores de partículas e, possivelmente, uma câmera de imagem.

Basta dizer que Urano é um alvo difícil quando se trata de exploração, e sua distância tornou o processo de observá-lo reconhecê-lo pelo que era problemático no passado. E no futuro, com a maior parte de nossa missão focada em explorar Marte, Europa e asteróides próximos da Terra, a perspectiva de uma missão nessa região do Sistema Solar não parece muito provável.

Mas os ambientes orçamentários mudam, assim como as prioridades científicas. E com o interesse na explosão do Cinturão de Kuiper graças à descoberta de muitos objetos trans-netunianos nos últimos anos, é perfeitamente possível que os cientistas exijam que uma missão ao sistema solar externo seja montada. Se e quando ocorrer, pode ser possível fazer com que a sonda seja balançada por Urano, coletando informações e fotos para ajudar a melhorar nossa compreensão desse "gigante do gelo".

Temos muitos artigos interessantes sobre Urano aqui na Space Magazine. Esperamos que você encontre o que está procurando na lista abaixo: