Układ satelitów Urana od dawna intryguje naukowców ze względu na jego unikalne właściwości i niezwykłą magnetosferę tej lodowej planety. Najnowsze obserwacje dokonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przyniosły zaskakujące odkrycia, które zmieniają nasze wyobrażenia o tym, jak środowisko magnetyczne Urana wpływa na jego największe księżyce.
Więc tak, Uran charakteryzuje się wyjątkowo nietypową orientacją. Jej oś obrotu jest przechylona o około 98 stopni względem płaszczyzny orbity, a pole magnetyczne nachylone jest pod kątem około 59 stopni do płaszczyzny orbitalnej księżyców. Ponieważ Uran i jego pole magnetyczne obracają się szybciej, niż krążą wokół niej księżyce, linie pola magnetycznego nieustannie przecinają ich orbity. Wcześniejsze modele przewidywały, że naładowane cząstki w magnetosferze — zwłaszcza elektrony — będą intensywniej bombardować „tylne” półkule księżyców, czyli strony zwrócone w przeciwnym kierunku do ich ruchu orbitalnego. Takie bombardowanie miało powodować ciemnienie powierzchni oraz gromadzenie osadów dwutlenku węgla.
Zespół badaczy skupił się na czterech największych księżycach Urana: Ariel, Umbriel, Titania i Oberon. Wszystkie te księżyce są zablokowane pływowo, co oznacza, że zawsze zwracają do planety tę samą stronę. Naukowcy spodziewali się, że tylne półkule będą ciemniejsze niż wiodące, zgodnie z wcześniejszymi przewidywaniami dotyczącymi wpływu magnetosfery.
Jednak obserwacje dokonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przyniosły niespodziewane wyniki. Tylne półkule Ariel i Umbriel nie wykazywały ciemnienia w porównaniu do półkul wiodących. Co więcej, na zewnętrznych księżycach — Tytanii i Oberonie — to właśnie przednie półkule były ciemniejsze i bardziej czerwone, co stanowiło całkowite odwrócenie wcześniejszych oczekiwań.
Czytaj także: Księżyce Urana na kursach kolizyjnych
Badacze wysunęli hipotezę, że przyczyną tego zjawiska może być pył pochodzący z nieregularnych, małych księżyców Urana o eliptycznych i pochylonych orbitach. Te satelity są nieustannie bombardowane mikrometeorytami, które wyrzucają pył do otoczenia planety. Pył ten stopniowo dryfuje do wewnątrz układu, przecinając orbity większych księżyców. Gdy Tytania i Oberon poruszają się przez to zapylone środowisko, ich przednie półkule gromadzą pył — podobnie jak owady uderzające o przednią szybę samochodu podczas jazdy. Ten pył powoduje zaciemnienie i czerwienienie powierzchni tych półkul.
Wewnętrzne księżyce, Ariel i Umbriel, prawdopodobnie pozostają względnie wolne od takiego zaciemnienia, ponieważ zewnętrzne Tytania i Oberon skutecznie zatrzymują i zamiatają pył, chroniąc je przed osadami. Zjawisko to przypomina procesy obserwowane w systemach satelitarnych Saturna i Jowisza, gdzie przenoszenie pyłu między księżycami jest powszechne.
Czytaj także: Sonda New Horizons ma nowy cel obserwacji! Ale to nie to, co myślisz
Ostatecznie odkrycia te wskazują, że wpływ magnetosfery Urana na powierzchnię jego księżyców jest bardziej złożony i mniej jednoznaczny niż wcześniej sądzono. Mimo iż interakcje magnetosferyczne z pewnością występują, nie prowadzą one do oczekiwanych asymetrii jasności powierzchni. Zrozumienie mechanizmów rządzących tym układem wymaga dalszych, bardziej szczegółowych badań.
Dzięki możliwościom obserwacji ultrafioletowych i spektroskopowych Hubble’a naukowcy zdobyli nowe, kluczowe informacje. Odkrycie, że to pył, a nie promieniowanie, odpowiada za zmiany na powierzchni największych księżyców Urana, otwiera nowe perspektywy badawcze dla zrozumienia magnetosfery i dynamiki systemu satelitarnego tej lodowej planety.