תמונות שצולמו מהלוויין Voyager 2 עוד בשנות ה-90 הרחוקות הראו לנו תוצאות מדהימות. האווירה הירקרקה המסתורית של אורנוס היא כל מה שממנו עשוי כוכב הלכת הזה, למעט ליבת אבן-מתכת זעירה. העובדה היא שאבותינו, בעלי התגליות של כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש, היו בטוחים שלכולם, כמו כדור הארץ, יש משטח, מעטפת אוויר ושכבות תת-קרקעיות. כפי שהתברר, ענקיות הגז משוללות מכל זה, שכן הן נציגות של המודל הדו-שכבתי של כוכבי הלכת.
היסטוריה של גילוי ונתונים כלליים על כדור הארץ
אורנוס הוא כוכב הלכת השביעי מבחינת המרחק מהשמש. הוא התגלה על ידי ויליאם הרשל בסוף המאה ה-18, כשהיה הראשון שהשתמש בטלסקופ לתצפיות אסטרונומיות. לפני כן, במשך זמן רב, מדענים האמינו שאורנוס הוא רק כוכב מרוחק ובהיר מאוד. הרשל עצמו, שרשם הערות על גוף שמימי זה, השווה אותו בתחילה עם שביט, מאוחר יותר הגיע למסקנה כי ייתכן שמדובר בעוד כוכב הלכת SS. כמובן, לאחר אישור כל התצפיות, התגלית הפכה לסנסציה. עם זאת, באותו זמן, איש לא ידע איזו אטמוספירה יש באורנוס.ומה המבנה שלו. כעת אנו יודעים שהמסלול שלו הוא אחד הגדולים במערכת. כוכב הלכת סובב סביב השמש ב-84 שנות כדור הארץ. יחד עם זאת, תקופת המהפכה שלו סביב צירו היא קצת יותר מ-17 שעות. בגלל זה, האטמוספרה של אורנוס, שכבר מורכבת מגזים כבדים, הופכת צפופה להפליא ומפעילה לחץ אדיר על הליבה.
היסטוריה של היווצרות האווירה
מאמינים שהמראה והנתונים הפיזיים של אורנוס מושפעים מהליבה שלו, כמו גם מתהליך היווצרותו. בהשוואה לפרמטרים של כוכב הלכת עצמו (25,559 ק מ - הרדיוס המשווני), הליבה היא פשוט מיניאטורית. לכן, הוא אינו מספק אנרגיה או שדה מגנטי, כמו במקרה של צדק, וגם אינו מחמם מספיק את כל הגזים המרכיבים את האטמוספירה של אורנוס. לא ניתן להשוות את הרכבו, בתורו, להרכבם של צדק או שבתאי, אם כי כל כוכבי הלכת הללו נכללים באותה קטגוריה. העובדה היא שאורנוס מוקף בגזים קפואים, קרח בשינויים הגבוהים ביותר שלו, ענני מתאן ויסודות כבדים אחרים. גזים קלים כמו מימן והליום נמצאים באטמוספירה רק בכמויות קטנות. ישנן שתי גרסאות של הפרדוקס הזה. בהתאם לראשון, הגודל וכוחות הכבידה של הליבה בזמן היווצרות ה-SS היו קטנים מכדי למשוך גזים קלים. השני הוא שבמקום שבו נוצר אורנוס, היו רק רכיבים כימיים כבדים, שהפכו לבסיס של כוכב הלכת.
נוכחות האווירה, הרכבה
אורנוס נחקר לראשונה בפירוט רק לאחר הטיול של וויאג'ר 2, שצילם תמונות ברזולוציה גבוהה. הם אפשרו למדענים לקבוע את המבנה המדויק של כוכב הלכת עצמו, כמו גם את האטמוספירה שלו. כביכול, מעטפת האוויר של אורנוס מחולקת לשלושה חלקים:
- הטרופוספירה נמצאת הכי עמוק. הלחץ כאן הוא בטווח שבין 100 ל-0.1 בר, וגובה השכבה הזו אינו עולה על 500 ק"מ מהמפלס המותנה של המעטפת.
- Stratosphere - שכבת האטמוספירה באמצע. תופס גבהים מ-50 עד 4000 ק"מ.
- אקסוספירה. האטמוספירה החיצונית של אורנוס, שבה הלחץ שואף לאפס וטמפרטורת האוויר היא הנמוכה ביותר.
כל השכבות הללו מכילות את הגזים הבאים בפרופורציות שונות: הליום, מימן, מתאן, אמוניה. יש גם מים בצורה של שינויים שונים של קרח וקיטור. עם זאת, האווירה של אורנוס, שהרכבו דומה למעטפת האוויר של צדק, קרה להפליא. אם בענק הגז הגדול ביותר מחממים את מסות האוויר למקסימום, אז כאן הם מקוררים ל-50 קלווין, ולכן יש להם מסה גדולה.
טרופוספירה
השכבה העמוקה ביותר של האטמוספירה מחושבת כעת רק באופן תיאורטי, שכן הטכנולוגיה של בני כדור הארץ עדיין לא מאפשרת להגיע אליה. ליבת האבן של כוכב הלכת מוקפת בעננים המורכבים מגבישי קרח. הם כבדים ומפעילים לחץ אדיר על מרכז כדור הארץ. אחריהם מגיעים עננים של אמוניום הידרוסולפיד, ואז - תצורות אוויר של מימן גופרתי ואמוניה. החלק הקיצוני ביותר של הטרופוספירה תפוס על ידי ענני מתאן, אשרגוון את כוכב הלכת באותו צבע ירוק. טמפרטורת האוויר בטרופוספירה נחשבת הגבוהה ביותר על פני כדור הארץ. זה משתנה בתוך 200 K. בגלל זה, כמה חוקרים מאמינים ששכבת קרח גדולה יוצרת את המעטפת של כוכב הלכת. אבל זו רק השערה.
Stratosphere
נוכחות האטמוספירה של אורנוס מסופקת על ידי תרכובות של גזים כבדים וקלים, והסינתזה שלהם צובעת את כוכב הלכת בגוון ירקרק. כל התהליכים הללו מתרחשים במרווח האוויר האמצעי, שבו מולקולות אמוניה ומתאן נפגשות עם הליום ומימן. גבישי קרח כאן מקבלים שינויים שונים לחלוטין מאשר בטרופוספירה; הודות לאמוניה, הם סופגים כל אור שמגיע מהחלל. מהירות הרוחות בסטרטוספירה מגיעה ל-100 מ' לשנייה, שבגללה כל העננים משנים במהירות את מיקומם בחלל. זוהרים מתרחשים בסטרטוספירה, ערפילים נוצרים לעתים קרובות. אבל אין משקעים כמו שלג או גשם.
Exosphere
בתחילה, האווירה של אורנוס נשפטה בדיוק לפי המעטפת החיצונית שלה. זוהי רצועה דקה של מים מגובשים עטופה בזרמי רוח חזקים ומהווה את מוקד הטמפרטורה הנמוכה ביותר במערכת השמש. הוא מורכב מגזים קלים (מימן מולקולרי והליום), בעוד שמתאן שנמצא בכמויות גדולות בשכבות צפופות יותר נעדר כאן. מהירות הרוח באקסוספירה מגיעה ל-200 מ' לשנייה, טמפרטורת האוויר יורדת ל-49 K. זו הסיבה שכוכב הלכת אורנוס, שהאטמוספירה שלו כל כךקרח, הפך לקר ביותר במערכת שלנו, אפילו בהשוואה לשכנו הרחוק יותר, נפטון.
תעלומת השדה המגנטי של אורנוס
כולם יודעים היטב שהאורנוס הירקרק מסתובב סביב צירו, שוכב על צידו. מדענים מאמינים כי בזמן היווצרות ה-SS, כוכב הלכת התנגש באסטרואיד או בגוף קוסמי אחר, ששינה את מיקומו, ועיוות את השדה המגנטי. מהציר הקובע את צפון ודרום כוכב הלכת ביחס לקו המשווה, הציר המגנטי מוסט ב-59 מעלות. זה יוצר, ראשית, חלוקה לא אחידה של כוח המשיכה, ושנית, מתח לא שוויוני בחצי הכדור הצפוני והדרומי. עם זאת, קרוב לוודאי, עמדה מסתורית זו היא המספקת את נוכחות האטמוספירה של אורנוס ואת ההרכב הייחודי שלה. סביב הליבה נשמרים רק גזים כבדים, בשכבות האמצעיות - מים מגובשים. אולי אם טמפרטורת האוויר כאן הייתה גבוהה יותר, אורנוס היה הופך לאוקיאנוס ענק, המורכב ממים רגילים, שהם מקור החיים.
אורנוס סופג הכל וכל מה שמסביב
כפי שאמרנו למעלה, האווירה של אורנוס מלאה בכמות עצומה של מתאן. גז זה כבד למדי, מכיוון שהוא מסוגל לספוג קרני אינפרא אדום. כלומר, כל האור שמגיע מהשמש, מכוכבים וכוכבי לכת אחרים, הנוגע באטמוספירה של אורנוס, הופך לגוון ירקרק. לאחרונה, מדענים שמו לב שהכוכב גם בולע גזים זרים שנמצאים בחלל החיצון, וזה פרדוקסלי עם חלששדה מגנטי. פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני נמצאו בהרכב השכבות האמצעיות של האטמוספירה. מאמינים שהם נמשכו לכוכב הלכת משביטים חולפים.
מחוזות הקרח של המערכת שלנו
שני כוכבי הלכת החיצוניים ביותר של ה-SS הם אורנוס ונפטון. שניהם מאופיינים בגוונים כחלחלים, שניהם נוצרים מגזים. האווירה של אורנוס ונפטון כמעט זהה, למעט הפרופורציות. כוח הכבידה ומסת הליבות של שני כוכבי הלכת כמעט זהה. השכבות התחתונות של האטמוספירה של נפטון, כמו אורנוס, נוצרות ממים מגובשים מעורבבים עם מתאן ומימן גופרתי. כאן, ליד הליבה, ענקי הקרח מתחממים עד 200 קלווין או יותר, ובכך יוצרים שדה מגנטי משלהם. באטמוספירה של אורנוס ונפטון יש אותה כמות של מימן מולקולרי בהרכבה - יותר מ-80 אחוז. שכבת האוויר החיצונית של נפטון מאופיינת גם ברוחות חזקות, אך טמפרטורת האוויר כאן מעט גבוהה יותר - 60 K.
מסקנה
נוכחות האטמוספירה של אורנוס, באופן עקרוני, מבטיחה את קיומו של כוכב הלכת הזה. מעטפת האוויר היא החלק המרכיב העיקרי של אורנוס. הוא מתחמם חזק ליד הליבה, אך במקביל הוא מתקרר ככל האפשר בשכבות החיצוניות ביותר. עד כה, כוכב הלכת חסר חיים בגלל מחסור בחמצן, כמו גם מים נוזליים. אבל אם טמפרטורת הליבה תתחיל לעלות, חוזים החוקרים, גבישי הקרח יהפכו לאוקיינוס ענק שבו יכולות לצוץ צורות חיים חדשות.
