سیاره اورانوس ؛ ویژگی‌ها، قمرها، عجایب و هر آنچه باید بدانید

اورانوس هفتمین سیاره‌ از خورشید و سومین سیاره‌ی بزرگ منظومه‌ی شمسی است. گرچه این سیاره با چشم غیرمسلح در آسمان شب می‌درخشد، بسیاری از اوقات به دلیل مدار کند و روشنایی اندک با ستاره اشتباه گرفته می‌شود. این سیاره به دلیل انحراف مداری چشمگیر معروف است که باعث شده تقریبا به پهلو و هم‌راستا با صفحه‌ی مداری به دور خود بچرخد.

اورانوس در کنار نپتون یکی از دو غول یخی منظومه‌ی شمسی است که دارای حلقه‌های باریک و ۲۷ قمر است. این سیاره در سال ۲۰۲۲ به‌عنوان یکی از اولویت‌های اکتشافی منظومه‌ی شمسی در نظر گرفته شد و انتظار می‌رود ناسا کاوشگر جدیدی را در دهه‌ی ۲۰۳۰ به اورانوس ارسال کند.

فردریک ویلیام هرشل ستاره‌شناس در سال ۱۷۸۱ اورانوس را با تلسکوپ خود رصد کرد و به‌این‌ترتیب اورانوس اولین سیاره‌ای است که با تلسکوپ در عصر علمی مدرن رصد شد. هرشل در ابتدا تصور می‌کرد به یک ستاره یا دنباله‌دار نگاه می‌کند اما رصدهای ستاره‌شناسان دیگر به‌ویژه «یوهان الرت بوده» در اواخر سده‌ی ۱۷۰۰ میلادی، وجود اورانوس را تأیید کرد.

هرشل که اصالت آلمانی-بریتانیایی داشت، نام «جورجیوم سیدوس» را با الهام از نام شاه جرج سوم برای سیاره‌ی جدید انتخاب کرد اما «بوده» نام اورانوس به معنی خدای یونانی آسمان را پیشنهاد داد. این اولین بار بود که نام یک اسطوره‌ی یونانی برای سیاره‌ای انتخاب می‌شد چرا که بقیه‌ی سیاره‌ها بر اساس اساطیر رومی نام‌گذاری شده بودند.

سیاره اورانوس در حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش شکل گرفت. پس از شکل‌گیری خورشید، گرانش باعث جمع شدن گاز و غبار و شکل‌گیری این غول یخی شد. اورانوس هم مانند همسایه‌اش نپتون احتمالا در فاصله‌ی نزدیک‌تری به خورشید شکل گرفته و سپس در حدود ۴ میلیارد سال پیش به منظومه‌ی شمسی خارجی منتقل شده است.

اورانوس هم مانند همسایه‌اش نپتون با عنوان غول یخی شناخته می‌شود. به بیان دیگر، بیش از ۸۰ درصد جرم این سیاره از مواد یخی مثل آب، متان و آمونیاک تشکیل شده است. در واقع در اینجا یخ معنای محاوره‌ای ندارد بلکه منظور، ترکیبی فشرده از مواد آبکی است. اصطلاح غول یخی در دهه‌ی ۱۹۹۰ پیشنهاد شد. در آن زمان پژوهشگرها متوجه شدند اورانوس و نپتون ترکیبی متفاوت نسبت به غول‌های گازی مثل مشتری و زحل دارند که کاملا از هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند. در داخلی‌ترین بخش اورانوس یک هسته‌ی سنگی کوچک قرار دارد که دمای آن تا ۴۹۸۲ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش می‌یابد.

بخش زیادی از جو اورانوس را هیدروژن و هلیوم تشکیل می‌دهند و می‌توان ردپای کمی از متان را در آن پیدا کرد. در واقع رنگ سبز، آبی اورانوس حاصل وجود متان در جو این سیاره است. گرچه اورانوس دورترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی نیست، سردترین جو را در میان این سیاره‌ها دارد. دلیل این مسئله هم گرمای داخلی اندک برای جبران گرمای خورشیدی است.

در سال ۲۰۲۱، پژوهشگرها شفق‌های قطبی زیبا را در جو فوقانی اورانوس رصد کردند. زیر جو فوقانی، دماها و فشارهای بالا، مولکول‌های متان را از هم می‌پاشند و کربن آزاد می‌کنند به این ترتیب شکلی کریستالی و نوعی باران الماس در اورانوس به وجود می‌آید.

۵ درصد از ترکیب جوی اورانوس را هیدروژن، ۱۵٫۲ درصد هلیوم و ۲٫۳ درصد آن را متان تشکیل می‌دهد. ساختار داخلی این سیاره شامل گوشته‌ای از یخ‌های آب، آمونیاک و متان و همچنین هسته‌ای از آهن و سیلیکات منیزیم است.

سیاره اورانوس به‌طور میانگین ۲٫۹ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد که تقریبا ۲۰ برابر دورتر از فاصله‌ی زمین نسبت به خورشید است. یک سال اورانوسی برابر است با ۸۴ سال زمینی در حالی که یک روز اورانوس تنها ۱۷ ساعت زمینی به طول می‌انجامد.

اورانوس در زاویه‌ی ۹۸ درجه نسبت به محور مداری به دور خود می‌چرخد. این ویژگی اورانوس را به سیاره‌ای خاص تبدیل می‌کند که روی پهلو می‌چرخد. سیاره‌هایی مثل زمین، سیاره مریخ و زحل دارای انحراف مداری ۲۵ درجه هستند و سیاره‌های دیگر مثل مشتری و عطارد دارای انحراف اندک یا بدون انحراف هستند؛ اما اورانوس تنها سیاره‌‌ی منظومه‌ی شمسی است که روی پهلو می‌چرخد. رایج‌ترین توضیح برای این انحراف اورانوس این است که هنگام شکل‌گیری احتمالا با پیش‌سیاره‌ای هم‌اندازه با زمین برخورد کرده است. اگر چنین برخوردی رخ داده باشد قطعا مدار چرخش اورانوس را تغییر داده است.

اورانوس دارای مدار تقریبا مدور به دور خورشید است بنابراین در کل سال فاصله‌ی یکسانی با خورشید دارد؛ اما محور اورانوس دارای انحراف ۹۸ درجه است. این انحراف شدید، فصل‌های طولانی ۲۱ ساله و آب‌وهوایی عجیب را رقم می‌زند. یک سال اورانوسی برابر است با ۸۴ سال زمینی. تقریبا به مدت یک‌چهارم سال، خورشید به صورت مستقیم روی یکی از قطب‌ها می‌تابد و قطب دیگری در تاریکی زمستانی طولانی فرو می‌رود.

بر اساس وب‌سایت ناسا، اورانوس دارای ۲۷ قمر تأیید شده است. نام تمام قمرها برگرفته از آثار ویلیام شکسپیر یا الکساندر پوپ شاعر هستند. این قمرها به ترتیب الفبایی عبارت‌اند از: آریل، بلیندا، بیانکا، کالیبان، کوردیلا، کریسیدا، کوپید، دزدمونا، فردیناند، فرانسیسکو، ژولیت، ماب، مارگارت، میراندا، اوبرون، اوفلیا، پردیتا، پورتیا، پروسپرو، پاک، رزالین، استبوس، استفانو، سیکوراکس، تیتانیا، ترینکولو و اومبریل. پنج قمر بزرگ اورانوس عبارت‌اند از: میراندا، آریل، اومبریل، اوبرون و تیتانیا. در ذیل به چندنمونه از جنبه‌های منحصر‌به فرد این قمرها اشاره می‌کنیم:

• میراندا، داخلی‌ترین و کوچک‌ترین قمر از میان پنج قمر بزرگ اورانوس است. این قمر دارای دره‌هایی ۱۲ برابر عمیق‌تر از گراند کانیون و لایه‌های چندطبقه‌ای است که به نظر بسیار قدیمی می‌رسند.
• آریل، درخشان‌ترین و احتمالا جوان‌ترین قمر اورانوس است. این قمر دارای چند دهانه‌ی برخوردی بزرگ و تعداد زیادی دهانه‌ی کوچک است.
• اومبریل، تاریک‌ترین قمر پنجگانه است. این قمر دارای تعداد زیادی دهانه‌ی برخوردی قدیمی و بزرگ است.
• اوبرون، خارجی‌ترین قمر از میان قمرهای پنجگانه هم بسیار قدیمی و پر از دهانه‌ی برخوردی است و علائم اندکی از فعالیت داخلی را نشان می‌دهد.
• تیتانیا بزرگ‌ترین قمر اورانوس و هشتمین قمر بزرگ منظومه‌ی شمسی است. در این قمر یخ آب و کربن‌دی‌اکسید وجود دارد. منشأ کربن‌دی‌اکسید هنوز مشخص نیست.

سیاره اورانوس علاوه بر قمرها احتمالا دارای مجموعه‌ای از سیارک‌های تروجان است. این اجرام دارای مدار مشترکی با سیاره هستند و در منطقه‌ای خاص به نام نقطه‌ی لاگرانژی قرار دارند. اولین سیارک تروجان در سال ۲۰۱۳ کشف شد.

اورانوس دارای دو مجموعه حلقه است. حلقه‌های سیستم داخلی اغلب باریک و به رنگ خاکستری تیره هستند. دو حلقه‌ی خارجی هم وجود دارد که داخلی‌ترین آن مانند حلقه‌های غباری دیگر، سرخ‌فام است و حلقه‌ی خارجی مانند حلقه‌ی E زحل به رنگ آبی است. دانشمندان درمجموع ۱۳ حلقه برای اورانوس کشف کردند. بر اساس فاصله از سیاره‌ی اورانوس، نام حلقه‌ها عبارت‌اند از: زتا، ۶، ۵، ۴، آلفا، بتا، اتا، گاما، دلتا، لامبدا، اپسیلون، نو و مو. برخی از حلقه‌های بزرگ‌تر با کمربندهای غباری احاطه شده‌اند. در تصویر جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب از سیاره‌ی اورانوس، درخشش حلقه‌ها به خوبی نمایان است.

بر اساس پژوهشی در سال ۲۰۱۶، حلقه‌های اورانوس، زحل و نپتون احتمالا بقایای سیاره‌های کوتوله‌ی مشابه پلوتو هستند که مدت‌ها پیش در دام گرانش این سیاره‌ها گرفتار شدند. این سیاره‌های کوتوله در گرانش‌ شدید سیاره‌های غول‌پیکر از هم پاشیدند و امروز به شکل حلقه در اطراف آن‌ها قرار گرفته‌اند.

دو غول یخی اورانوس و نپتون از لحاظ جرم و اندازه شباهت زیادی به یکدیگر دارند و هر دو دورترین سیاره‌های منظومه‌ی شمسی هستند. همچنین از لحاظ چگالی میانگین به یکدیگر شبیه هستند اما نمی‌توان آن‌ها را دوقلو‌های همسان درنظر گرفت.

اورانوس و نپتون از لحاظ میزان گرمایی که منتشر می‌کنند، انحراف محوری و منظومه‌های قمری متفاوت هستند. اورانوس قمرهای کوچک‌تری دارد و تعداد قمرهایش به ۲۷ می‌رسد درحالی‌که تریتون، بزرگ‌ترین قمر نپتون بسیار بزرگ‌تر است.

دانشمندان گمان می‌کنند علت این تفاوت‌ها احتمالا فرایندهای شکل‌گیری متفاوت بوده یا شاید اورانوس و نپتون در ابتدای شکل‌گیری به یکدیگر شبیه بوده‌اند و سپس اتفاقی این تفاوت را رقم زده است. درک منشأ تفاوت‌ها بین اورانوس و نپتون برای شناسایی نوع سیاره‌ها ضروری است.

تاکنون تنها یک فضاپیما از اورانوس بازدید کرده است: کاوشگر وویجر ۲ که در سال ۱۹۷۷ از زمین پرتاب شد و در سال ۱۹۸۶ به این غول یخی رسید. وویجر ۲ در این مأموریت ۱۰ قمر و دو مجموعه‌ی حلقه‌ی جدید را برای اورانوس کشف کرد. بر اساس داده‌های وویجر ۲، میدان مغناطیسی اورانوس از میدان مغناطیسی زحل قوی‌تر است.

در سال ۲۰۲۲، پژوهشگرها مأموریت پرچم‌دار جدیدی را برای اورانوس انتخاب کردند. دلیل اهمیت بررسی اورانوس، معماهای متعددی مثل پرتوهای ایکس اسرارآمیز است. همچنین سیاره‌ی اورانوس می‌تواند سرنخ‌های متعددی را درباره‌ی کشف سیاره‌های فراخورشیدی مشابه به دانشمندان بدهد زیرا بسیاری از جهان‌های کشف‌شده در خارج از منظومه شمسی، سیاره‌های هم‌اندازه با اورانوس و نپتون بوده‌اند.

کاوشگر آینده‌ی اورانوس با بودجه‌ی تقریبی ۴/۲ میلیارد دلار احتمالا در سال ۲۰۳۱ یا ۲۰۳۲ پرتاب خواهد شد و در سال ۲۰۴۴ یا ۲۰۴۵ به این سیاره خواهد رسید. این کاوشگر چند سال در مدار اورانوس قرار خواهد داشت و به بررسی فضای داخلی این سیاره، جو، مغناطیس‌کره، قمرهای یخی و حلقه‌های باریک آن می‌پردازد.

سیاره‌ی اورانوس، هفتمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی از نظر فاصله با خورشید و یکی از اسرارآمیزترین سیاره‌ها است. این سیاره به دلیل انحراف محوری شدید تقریبا به پهلو می‌چرخد و به دلیل وجود متان در جو، به رنگ سبز‌آبی درآمده است. اورانوس دارای ۲۷ قمر و مجموعه حلقه‌های تودرتوی غباری است.

تنها کاوشگر وویجر ۲ در سال ۱۹۸۹، سیاره‌ی اورانوس را ملاقات کرده است بااین‌حال دانشمندان به دنبال پرتاب کاوشگری جدید به سمت این غول یخی در دهه‌ی ۲۰۳۰ هستند تا از رازها و معماهای این سیاره‌ی اسرارآمیز پرده بردارند.