За пределами локального: раскрывая Уран и его ледяные тайны: что НАСА узнает в результате миссии в дикий мир

Следующая статья написана Майк Сури, Университет Пердью Первоначально появился на Беседа Перепечатано здесь с разрешения:

Уран, Седьмая планета от СолнцаОн вращается во внешней части Солнечной системы, примерно в двух миллиардах миль (3,2 миллиарда километров) от Земли. Это огромный мир, диаметр которого в четыре раза больше Земли, в 15 раз больше массы и в 63 раза больше объема.

Его не посещали космические корабли. Более 35 летУран находится в одном из наименее исследованных регионов за всю историю Наша Солнечная система. Хотя с тех пор ученые узнали кое-что об этом благодаря телескопическим наблюдениям и теоретическим работам. Полет Вояджера-2 в 1986 году.Планета остается загадкой.

Солнечную систему легко разделить на две большие группы: внутреннюю область с четырьмя каменистыми планетами и внешнюю область с четырьмя планетами-гигантами. Но природа, как обычно, сложнее. Уран и Нептун, восьмая планета от Солнца, сильно отличающийся от других. Оба являются ледяными гигантами, состоящими в основном из таких соединений, как вода, лед, аммиак и метан; Это места, где средняя температура колеблется от 320 до 350 градусов по Фаренгейту (минус 212 по Цельсию).

в течение Недавние открытия экзопланет — Миры за пределами нашей Солнечной системы находятся на расстоянии триллионов миль. — Астрономы обнаружили, что ледяные гиганты распространены по всей галактике. Они бросают вызов нашему пониманию формирования и эволюции планет. Уран, относительно близкий к нам, является краеугольным камнем для познания о них.

Новая задача

Многие в космическом сообществе… гей Они призывают НАСА запустить автоматический космический корабль для исследования Урана. В действительности, Десятилетний опрос планетологов 2023 г. Я оценил этот рейс как высший приоритет для нового рейса. Основная миссия НАСА.

На этот раз космический корабль не будет просто пролетать мимо Урана по пути в другое место, как это происходит в случае «Вояджер-2» сделал. Вместо этого зонд проведет годы на орбите планеты, изучая ее, ее 27 спутников и 13 колец.

Вы можете задаться вопросом, зачем отправлять космический корабль на Уран, а не на Нептун. Это вопрос орбитальной геометрии. Из-за положения обеих планет в течение следующих двух десятилетий космические корабли будут с Земли. Более простой путь Чтобы добраться до Урана от Нептуна. При своевременном запуске орбитальный аппарат достигнет Урана примерно через 12 лет.

Вот несколько основных вопросов, на которые модуль «Уран» может помочь ответить: Из чего именно состоит Уран? Почему Уран? Опираясь на бокГде летом его полюса направлены почти прямо к Солнцу, что отличается от всех других планет Солнечной системы? Что порождает Уран? Странное магнитное полеЭто форма, отличная от формы Земли и искаженная в зависимости от направления вращения планеты? Как работает атмосферная циркуляция на ледяном гиганте? Что ответы на все эти вопросы говорят нам о том, как формируются ледяные гиганты?

Несмотря на прогресс, достигнутый учеными в этих и других вопросах после полета «Вояджера-2», ничто не заменит прямые, повторяемые наблюдения с близкого расстояния с орбитального космического корабля.

Кольца и эти луны

Кольца вокруг Урана, вероятно, состоящие из грязного льда, тоньше и темнее, чем кольца вокруг Сатурна. Орбитальный аппарат Урана будет искать на нем «рябь», похожую на волны в озере. Их нахождение позволит ученым использовать кольца Как гигантский сейсмометр Чтобы помочь нам идентифицировать Внутренняя часть УранаЭто один из его величайших секретов.

Луны, названные в честь литературных героев произведений Шекспира и Поупа, состоят в основном из замороженной смеси льда и камня. Пять лун особенно привлекательны. Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон Все они достаточно велики, чтобы иметь сферическую форму, и сами по себе считаются миниатюрными мирами.

В полете «Вояджер-2» Я сделал фотографии с низким разрешением От южного полушария до лун. (Северное полушарие, до сих пор невидимое, остается одним из главных неисследованных границ нашей Солнечной системы.) Эти изображения включают в себя изображения Криовулканы на Ариэле — Дразнящий намек на прошлую геологическую и тектоническую активность и, возможно, на грунтовые воды.

Возможность существования океанов и жизни

Это приводит к одной из самых захватывающих частей миссии: многие ученые-планетологи полагают, что Ариэль и, возможно, большинство или все остальные пять лун могут быть планетой. Океанский мир Они содержат большие подземные массы жидкой воды на многие мили ниже твердой ледяной поверхности. Выяснить, есть ли на какой-либо из лун океаны, — одна из главных целей миссии.

Это одна из причин, почему орбитальный аппарат, вероятно, будет нести Магнитометр – Обнаружение электромагнитных взаимодействий подземного океана как одного из его спутников. Он путешествует через магнитное поле Урана.. Также помогут инструменты для измерения гравитационных полей лун и камеры для изучения геологии их поверхности.

Жидкая вода является основным требованием для жизни, какой мы ее знаем. Если будут открыты океаны, ученые затем займутся поиском других ингредиентов для жизни на лунах. Такие как энергия, питательные вещества и органические материалы..

Это еще не дело

Дата запуска миссии еще не установлена, и НАСА до сих пор не дало официального зеленого света на ее финансирование. Стоимость может превысить миллиард долларов.

Одним из важнейших факторов, который следует учитывать, является то, что Вселенная движется по своему собственному графику, и пути космических кораблей к Урану будут меняться с годами по мере движения планет по своим орбитам. В идеале НАСА должно было бы запустить миссию в 2031 или 2032 году, чтобы максимизировать комфортную траекторию и минимизировать время в пути. Этот период времени короче, чем может показаться; Требуются годы планирования и еще больше лет строительства космического корабля, чтобы подготовить его к запуску. По этой причине сейчас самое время начать процесс и профинансировать миссию в этот чудесный мир.

Майк СуриДоцент кафедры планетарных наук, Университет Пердью

Эта статья была переиздана с Беседа По лицензии Creative Commons. Прочтите Оригинальная статья.