EL PLANETA URANO

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Urano, que toma su nombre del dios griego del cielo, es un gigante gaseoso y el séptimo planeta de nuestro Sol. También es el tercer planeta más grande de nuestro Sistema Solar, clasificándose detrás de Júpiter y Saturno. Al igual que sus compañeros gigantes gaseosos, tiene muchas lunas, un sistema de anillos y está compuesto principalmente de gases que se cree que rodean un núcleo sólido.

Aunque se puede ver a simple vista, la constatación de que Urano es un planeta fue relativamente reciente. Aunque hay indicios de que fue visto varias veces en el transcurso de los últimos dos mil años, no fue sino hasta el siglo XVIII que fue reconocido por lo que era. Desde entonces, se ha dado a conocer toda la extensión de las lunas, el sistema de anillos y la naturaleza misteriosa del planeta.

Descubrimiento y nomenclatura:

Al igual que los cinco planetas clásicos: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, Urano puede verse sin la ayuda de un telescopio. Pero debido a su oscuridad y órbita lenta, los antiguos astrónomos creían que era una estrella. La primera observación conocida fue realizada por Hipparchos, quien la registró como una estrella en su catálogo de estrellas en 128 a. C., observaciones que luego se incluyeron en el libro de Ptolomeo. Almagesto.

El primer avistamiento definitivo de Urano tuvo lugar en 1690 cuando el astrónomo inglés John Flamsteed, el primer astrónomo real, lo vio al menos seis veces y lo catalogó como una estrella (34 Tauri). El astrónomo francés Pierre Lemonnier también lo observó al menos doce veces entre los años de 1750 y 1769.

Sin embargo, fue la observación de Urano por parte de Sir William Herschel el 13 de marzo de 1781, lo que comenzó el proceso de identificarlo como un planeta. En ese momento, lo informó como un avistamiento de cometas, pero luego participó en una serie de observaciones utilizando un telescopio de su propio diseño para medir su posición con respecto a las estrellas. Cuando lo informó a la Royal Society, afirmó que era un cometa, pero lo comparó implícitamente con un planeta.

Posteriormente, varios astrónomos comenzaron a explorar la posibilidad de que el "cometa" de Herschel fuera en realidad un planeta. Estos incluyeron al astrónomo ruso Anders Johan Lexell, quien fue el primero en calcular su órbita casi circular, lo que lo llevó a concluir que, después de todo, era un planeta. El astrónomo berlinés Johann Elert Bode, miembro de la "Sociedad Astronómica Unida", estuvo de acuerdo con esto después de hacer observaciones similares de su órbita.

Pronto, el estatus de Urano como planeta se convirtió en un consenso científico, y en 1783, el mismo Herschel reconoció esto a la Royal Society. En reconocimiento a su descubrimiento, el rey Jorge III de Inglaterra le dio a Herschel un estipendio anual de £ 200 con la condición de que se mudara a Windsor para que la Familia Real pudiera mirar a través de sus telescopios.

En honor a su nuevo patrón, William Herschel decidió nombrar su discory Georgium Sidus ("La estrella de George" o "El planeta Georges"). Fuera de Gran Bretaña, este nombre no era popular, y pronto se propusieron alternativas. Estos incluyeron al astrónomo francés Jerome Lalande que propuso llamarlo Hershel en honor a su descubrimiento, y el astrónomo sueco Erik Prosperin propone el nombre de Neptuno.

Johann Elert Bode propuso el nombre de Urano, la versión latinizada del dios griego del cielo, Ouranos. Este nombre parecía apropiado, dado que Saturno recibió el nombre del mítico padre de Júpiter, por lo que este nuevo planeta debería recibir el nombre del mítico padre de Saturno. Finalmente, la sugerencia de Bode se convirtió en la más utilizada y se hizo universal en 1850.

Tamaño, masa y órbita de Urano:

Con un radio medio de aproximadamente 25.360 km, un volumen de 6.833 × 10¹³ km³y una masa de 8,68 × 10²⁵ kg, Urano tiene aproximadamente 4 veces el tamaño de la Tierra y 63 veces su volumen. Sin embargo, como gigante gaseoso, su densidad (1.27 g / cm³) es significativamente menor; por lo tanto, es solo 14.5 tan masivo como la Tierra. Su baja densidad también significa que si bien es el tercero más grande de los gigantes gaseosos, es el menos masivo (quedando atrás de Neptuno en 2.6 masas terrestres).

La variación de la distancia de Urano al Sol también es mayor que la de cualquier otro planeta (sin incluir los planetas enanos o los plutoides). Esencialmente, la distancia del gigante gaseoso al Sol varía de 18.28 UA (2,735,118,100 km) en el perihelio a 20,09 UA (3,006,224,700 km) en el afelio. A una distancia promedio de 3 mil millones de kilómetros del Sol, a Urano le toma aproximadamente 84 años (o 30,687 días) completar una sola órbita del Sol.

El período de rotación del interior de Urano es de 17 horas, 14 minutos. Como con todos los planetas gigantes, su atmósfera superior experimenta fuertes vientos en la dirección de rotación. En algunas latitudes, como unos 60 grados al sur, las características visibles de la atmósfera se mueven mucho más rápido, haciendo una rotación completa en tan solo 14 horas.

Una característica única de Urano es que gira de lado. Mientras que todos los planetas del Sistema Solar están inclinados sobre sus ejes hasta cierto punto, Urano tiene la inclinación axial más extrema de 98 °. Esto lleva a las estaciones radicales que experimenta el planeta, sin mencionar un ciclo inusual de día y noche en los polos. En el ecuador, Urano experimenta días y noches normales; pero en los polos, cada uno experimenta 42 años terrestres del día seguidos de 42 años nocturnos.

Composición de Urano:

El modelo estándar de la estructura de Urano es que consta de tres capas: un núcleo rocoso (silicato / hierro-níquel) en el centro, un manto helado en el medio y una envoltura externa de hidrógeno gaseoso y helio. Al igual que Júpiter y Saturno, el hidrógeno y el helio representan la mayoría de la atmósfera, aproximadamente el 83% y el 15%, pero solo una pequeña porción de la masa total del planeta (0.5 a 1.5 masas terrestres).

El tercer elemento más abundante es el hielo de metano (CH⁴), que representa el 2,3% de su composición y que representa la coloración aguamarina o cian del planeta. También se encuentran trazas de varios hidrocarburos en la estratosfera de Urano, que se cree que se producen a partir del metano y la fotólisis inducida por radiación ultravioleta. Incluyen etano (C₂H₆), acetileno (C₂H₂), metilacetileno (CH₃C₂H) y diacetileno (C₂HC₂H)

Además, la espectroscopia ha descubierto monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior de Urano, así como la presencia de nubes heladas de vapor de agua y otros volátiles, como el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno. Debido a esto, Urano y Neptuno se consideran una clase distinta de planeta gigante, conocidos como "Gigantes de hielo", ya que están compuestos principalmente de sustancias volátiles más pesadas.

El manto de hielo no está compuesto de hielo en el sentido convencional, sino de un fluido caliente y denso que consiste en agua, amoníaco y otros volátiles. Este fluido, que tiene una alta conductividad eléctrica, a veces se llama un océano de agua y amoníaco.

El núcleo de Urano es relativamente pequeño, con una masa de solo 0,55 masas terrestres y un radio inferior al 20% del tamaño total del planeta. El manto comprende su masa, con alrededor de 13,4 masas terrestres, y la atmósfera superior es relativamente insustancial, pesa alrededor de 0,5 masas terrestres y se extiende hasta el último 20% del radio de Urano.

La densidad del núcleo de Urano se estima en 9 g / cm.³, con una presión en el centro de 8 millones de bares (800 GPa) y una temperatura de aproximadamente 5000 K (que es comparable a la superficie del Sol).

Atmósfera de Urano:

Al igual que con la Tierra, la atmósfera de Urano se divide en capas, dependiendo de la temperatura y la presión. Al igual que los otros gigantes gaseosos, el planeta no tiene una superficie firme, y los científicos definen la superficie como la región donde la presión atmosférica excede una barra (la presión que se encuentra en la Tierra al nivel del mar). Cualquier cosa accesible a la capacidad de detección remota, que se extiende hasta aproximadamente 300 km por debajo del nivel de 1 barra, también se considera la atmósfera.

Usando estos puntos de referencia, la atmósfera de Urano se puede dividir en tres capas. La primera es la troposfera, entre altitudes de -300 km por debajo de la superficie y 50 km por encima, donde las presiones oscilan entre 100 y 0,1 bar (10 MPa a 10 kPa). La segunda capa es la estratosfera, que alcanza entre 50 y 4000 km y experimenta presiones entre 0.1 y 10^-10 bar (10 kPa a 10 µPa).

La troposfera es la capa más densa en la atmósfera de Urano. Aquí, la temperatura varía de 320 K (46.85 ° C / 116 ° F) en la base (-300 km) a 53 K (-220 ° C / -364 ° F) a 50 km, siendo la región superior la más fría. en el sistema solar La región de la tropopausa es responsable de la gran mayoría de las emisiones infrarrojas térmicas de Urano, lo que determina su temperatura efectiva de 59.1 ± 0.3 K.

Dentro de la troposfera hay capas de nubes: nubes de agua a las presiones más bajas, con nubes de hidrosulfuro de amonio por encima de ellas. Las nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno son las siguientes. Finalmente, finas nubes de metano yacían en la parte superior.

En la estratosfera, las temperaturas oscilan entre 53 K (-220 ° C / -364 ° F) en el nivel superior a entre 800 y 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) en la base de la termosfera, gracias en gran parte al calentamiento causado por la radiación solar. La estratosfera contiene smog de etano, que puede contribuir a la apariencia opaca del planeta. El acetileno y el metano también están presentes, y estos peligros ayudan a calentar la estratosfera.

La capa más externa, la termosfera y la corona, se extiende desde 4,000 km hasta 50,000 km desde la superficie. Esta región tiene una temperatura uniforme de 800-850 (577 ° C / 1,070 ° F), aunque los científicos no están seguros de la razón. Debido a que la distancia a Urano del Sol es tan grande, la cantidad de calor que proviene de ella es insuficiente para generar temperaturas tan altas.

Al igual que Júpiter y Saturno, el clima de Urano sigue un patrón similar en el que los sistemas se dividen en bandas que giran alrededor del planeta, que son impulsadas por el calor interno que sube a la atmósfera superior. Como resultado, los vientos en Urano pueden alcanzar hasta 900 km / h (560 mph), creando tormentas masivas como la que vio el telescopio espacial Hubble en 2012. Similar a la Gran Mancha Roja de Júpiter, esta "Mancha Oscura" era un gigante vórtice de nubes que medía 1.700 kilómetros por 3.000 kilómetros (1.100 millas por 1.900 millas).

Lunas de Urano:

Urano tiene 27 satélites conocidos, que se dividen en las categorías de lunas más grandes, lunas interiores y lunas irregulares (similares a otros gigantes gaseosos). Las lunas más grandes de Urano son, en orden de tamaño, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon y Titania. Estas lunas varían en diámetro y masa desde 472 km y 6.7 × 10¹⁹ kg para Miranda a 1578 km y 3.5 × 10²¹ kg para Titania. Cada una de estas lunas es particularmente oscura, con bajo enlace y albedos geométricos. Ariel es el más brillante, mientras que Umbriel es el más oscuro.

Se cree que todas las grandes lunas de Urano se formaron en el disco de acreción, que existió alrededor de Urano durante algún tiempo después de su formación, o como resultado del gran impacto sufrido por Urano al principio de su historia. Cada uno está compuesto de cantidades aproximadamente iguales de roca y hielo, excepto Miranda, que está hecho principalmente de hielo.

El componente de hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono, mientras que se cree que el material rocoso está compuesto de material carbonoso, incluidos compuestos orgánicos (similares a los asteroides y cometas). Se cree que sus composiciones son diferenciadas, con un manto helado que rodea un núcleo rocoso.

En el caso de Titania y Oberon, se cree que pueden existir océanos de agua líquida en el límite del núcleo / manto. Sus superficies también tienen grandes cráteres; pero en cada caso, el revestimiento endógeno ha llevado a un grado de renovación de sus características. Ariel parece tener la superficie más joven con la menor cantidad de cráteres de impacto, mientras que Umbriel parece ser el más antiguo y con más cráteres.

Las principales lunas de Urano no tienen una atmósfera perceptible. Además, debido a su órbita alrededor de Urano, experimentan ciclos estacionales extremos. Debido a que Urano orbita alrededor del Sol casi de costado, y las grandes lunas orbitan alrededor del plano ecuatorial de Urano, los hemisferios norte y sur experimentan períodos prolongados durante el día y la noche (42 años a la vez).

A partir de 2008, se sabe que Urano posee 13 lunas internas cuyas órbitas se encuentran dentro de la de Miranda. Son, en orden de distancia del planeta: Cordelia, Ofelia, Bianca, Cressida, Desdémona, Julieta, Portia, Rosalind, Cupido, Belinda, Perdita, Puck y Mab. De acuerdo con el nombre de las lunas más grandes de Urano, todos llevan el nombre de personajes de obras de Shakespeare.

Todas las lunas internas están íntimamente conectadas al sistema de anillos de Urano, lo que probablemente resultó de la fragmentación de una o varias lunas internas pequeñas. Puck, a 162 km, es la más grande de las lunas interiores de Urano, y la única fotografiada por Voyager 2 en cualquier detalle, mientras que Puck y Mab son los dos satélites internos más externos de Urano.

Todas las lunas interiores son objetos oscuros. Están hechos de hielo de agua contaminado con un material oscuro, que probablemente sea material orgánico procesado por la radiación de Urano. El sistema también es caótico y aparentemente inestable. Las simulaciones por computadora estiman que pueden ocurrir colisiones, particularmente entre Desdemona y Cressida o Juliet en los próximos 100 millones de años.

A partir de 2005, también se sabe que Urano tiene nueve lunas irregulares, que orbitan a una distancia mucho mayor que la de Oberón. Todas las lunas irregulares son probablemente objetos capturados que fueron atrapados por Urano poco después de su formación. Son, en orden de distancia de Urano: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos y Ferdinard (una vez más, llamados así por los personajes de las obras de Shakespeare).

El tamaño de las lunas irregulares de Urano varía de unos 150 km (Sycorax) a 18 km (Trinculo). Con la excepción de Margaret, todos rodean a Urano en órbitas retrógradas (lo que significa que orbitan el planeta en la dirección opuesta a su giro).

Sistema de anillos de Urano:

Al igual que Saturno y Júpiter, Urano tiene un sistema de anillos. Sin embargo, estos anillos están compuestos de partículas extremadamente oscuras que varían en tamaño desde micrómetros hasta una fracción de metro, de ahí que no sean tan perceptibles como los de Saturno. Actualmente se conocen trece anillos distintos, el más brillante es el anillo épsilon. Y con la excepción de dos muy estrechos, estos anillos suelen medir unos pocos kilómetros de ancho.

Los anillos son probablemente bastante jóvenes, y no se cree que se hayan formado con Urano. La materia en los anillos pudo haber sido parte de una luna (o lunas) que fue destrozada por los impactos de alta velocidad. De numerosas piezas de escombros que se formaron como resultado de esos impactos, solo unas pocas partículas sobrevivieron, en zonas estables que corresponden a las ubicaciones de los anillos actuales.

Las primeras observaciones conocidas del sistema de anillos tuvieron lugar el 10 de marzo de 1977, por James L. Elliot, Edward W. Dunham y Jessica Mink usando el Observatorio Aerotransportado de Kuiper. Durante una ocultación de la estrella SAO 158687 (también conocida como HD 128598), detectaron cinco anillos existentes dentro de un sistema alrededor del planeta, y observaron cuatro más después.

Los anillos fueron fotografiados directamente cuando Voyager 2 pasó Urano en 1986, y la sonda pudo detectar dos anillos débiles adicionales, lo que elevó el número de anillos observados a 11. En diciembre de 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos previamente desconocidos, lo que eleva el total a 13. El más grande se encuentra dos veces más lejos de Urano que los anillos conocidos anteriormente, de ahí que se los llame el sistema de anillos "externo".

En abril de 2006, las imágenes de los nuevos anillos del Observatorio Keck arrojaron los colores de los anillos exteriores: el más externo es azul y el otro rojo. Por el contrario, los anillos internos de Urano aparecen en gris. Una hipótesis sobre el color azul del anillo exterior es que está compuesto de partículas diminutas de hielo de agua de la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeñas como para dispersar la luz azul.

Exploración:

Urano solo ha sido visitado una vez por una nave espacial: la NASA Voyager 2 sonda espacial, que voló más allá del planeta en 1986. El 24 de enero de 1986, Voyager 2 pasó a menos de 81,500 km de la superficie del planeta, enviando de regreso las únicas fotos de cerca tomadas de Urano. Voyager 2 luego continuó para hacer un encuentro cercano con Neptuno en 1989.

La posibilidad de enviar el Cassini La nave espacial de Saturno a Urano fue evaluada durante una fase de planificación de extensión de la misión en 2009. Sin embargo, esto nunca llegó a buen término, ya que habría llevado unos veinte años para Cassini para llegar al sistema uranio después de partir de Saturno.

En términos de futuras misiones, se han hecho múltiples propuestas. Por ejemplo, la Encuesta del Decenario de la Ciencia Planetaria de 2013-2022 publicada en 2011 recomendó un orbitador y una sonda de Urano. Esta propuesta preveía un lanzamiento entre 2020-2023 y un crucero de 13 años a Urano. Un Orbitador de Urano de Nuevas Fronteras ha sido evaluado y recomendado en el estudio. El caso de un orbitador de Urano. Sin embargo, esta misión se considera de menor prioridad que las futuras misiones a Marte y al Sistema Joviano.

Científicos del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el Reino Unido han propuesto una misión conjunta NASA-ESA a Urano conocida como Buscador de Urano. Esta misión implicaría el lanzamiento de una misión de clase media para 2022, y las estimaciones sitúan su costo en € 470 millones (~ $ 525 millones de dólares).

Otra misión a Urano, llamada Reconocimiento orbital de Herschel del sistema uranio (HORO), fue diseñado por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. La propuesta es para un orbitador de propulsión nuclear que lleve un conjunto de instrumentos, incluyendo una cámara de imágenes, espectrómetros y un magnetómetro. La misión se lanzaría en abril de 2021 y llegaría a Urano 17 años después.

En 2009, un equipo de científicos planetarios del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA propuso posibles diseños para un orbitador de Urano con energía solar. La ventana de lanzamiento más favorable para tal sonda sería en agosto de 2018, con la llegada a Urano en septiembre de 2030. El paquete científico puede incluir magnetómetros, detectores de partículas y, posiblemente, una cámara de imágenes.

Baste decir que Urano es un objetivo difícil cuando se trata de exploración, y su distancia ha hecho que el proceso de observarlo lo reconozca por lo que era problemático en el pasado. Y en el futuro, con la mayor parte de nuestra misión centrada en explorar Marte, Europa y los asteroides cercanos a la Tierra, la posibilidad de una misión en esta región del Sistema Solar no parece muy probable.

Pero los entornos presupuestarios cambian, al igual que las prioridades científicas. Y con interés en la explosión del Cinturón de Kuiper gracias al descubrimiento de muchos objetos transneptunianos en los últimos años, es muy posible que los científicos exijan que se monte una misión en el sistema solar. En caso de que ocurra, puede ser posible que la sonda gire por Urano al salir, reuniendo información e imágenes para ayudar a avanzar en nuestra comprensión de este "Gigante de hielo".

Tenemos muchos artículos interesantes sobre Urano aquí en la revista Space. Esperamos que encuentre lo que está buscando en la lista a continuación: