URANO: i satelliti

Il sistema satellitare di Urano è il terzo in ordine di grandezza dopo quelli di Saturno e Giove, è estremamente complesso e numeroso, alla del 2008, grazie alla sonda Voyager 2 e al Telescopio Spaziale Hubble se ne conoscevano 27.
poiché Urano è stato scoperto in Inghilterra, ai suoi satelliti sono stati dati i nomi dei personaggi delle opere di William Shakespeare ed Alexander Pope, mentre tutti gli altri satelliti del Sistema Solare hanno nomi mitologici.
Molti asteroidi hanno nomi simili ad alcuni dei satelliti di Urano e solo la presenza del numero che precede il nome fa capire che si tratta di asteroidi: 171 Ophelia, 218 Bianca, 548 Kressida, 593 Titania, 666 Desdemona, 763 Cupido, 900 Rosalinde, 1131 Porzia, 1285 Julietta e 2758 Cordelia.
Disegno di Urano con i suoi satelliti principali Le orbite dei satelliti di Urano sono pressoché circolari e giacciono quasi tutte entro pochi decimi di grado dal piano equatoriale di Urano: sebbene questo sia consueto l'insolita orientazione del piano equatoriale del pianeta rende il piano orbitale delle lune unico in tutto il Sistema Solare: è quasi perpendicolare a quello delle orbite dei pianeti del Sistema Solare.
Confrontando i dati raccolti tra il 1994 e la fine del 2005 mediante il telescopio spaziale e quelli ottenuti col Voyager 2 si è visto che le orbite dei satelliti sono variate, sembra che un processo casuale provochi uno scambio di energia e momento angolare tra le lune; secondo alcuni calcoli le lune dovrebbero collidere entro pochi milioni di anni.
Essendo il sistema di satelliti di Urano giovane e instabile gli scienziati pensano di usarlo per studiare la formazione e il mantenimento di un sistema planetario.
I satelliti possono essere divisi in due grandi gruppi: i satelliti regolari e i satelliti irregolari.

Satelliti regolari
Sono 18, di cui 5 principali (Miranda, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon), 10 scoperti tra il 1985 e il 1986, quando la sonda Voyager 2 ha analizzato le superfici dei cinque satelliti già noti, e 3 scoperti grazie al Telescopio Spaziale Hubble alla fine del 2002. Essendo molto più piccoli dei 5 principali, i 10 satelliti scoperti dal Voyager 2 sono stati denominati anche "mini-lune", a queste ultime si sono poi aggiunti i 3 dell'Hubble.
Puzzle dei satelliti principali di Urano
Le mini-lune sono una famiglia di oggetti scuri (albedo stimata attorno a 0.07) e di dimensioni molto ridotte (qualche decina di chilometri), alcuni di essi, come Ofelia e Cordelia, orbitano nei pressi degli anelli e sarebbero i cosiddetti satelliti pastore, responsabili della loro ellitticità.
Le orbite dei satelliti regolari sono quasi circolari e relativamente piccole rispetto al campo gravitazionale del pianeta, inoltre i 5 satelliti principali hanno un periodo di rotazione uguale a quello orbitale, quindi rivolgono sempre lo stesso emisfero verso Urano (moto di rotazione sincrono); ci sono buone probabiltà che questo valga anche per le mini-lune.
Si ritiene che tutti i satelliti principali si siano formati mediante il processo di accrescimento di dischi protoplanetari orbitanti attorno ad Urano; inoltre poiché tranne Miranda le loro densità sono piuttosto elevate (>1.3x103 kg/m3), se paragonate a quelle dei satelliti di Saturno, si pensa che il disco protosatellitare di Urano fosse già all'origine insolitamente povero di ghiaccio.
Disegno che riproduce alcune le mini-lune e animazione ottenuta assemblando immaginiprese da Hubble dal 1994 al 1998
In effetti tale dato va contro la normale tendenza di una diminuzione della densità e di un aumento della percentuale di ghiaccio con l'allontanarsi dal Sole, come indicano le teorie sull'origine del Sistema Solare.
Foto nel vicino  infrarosso dell'osservatorio europeoFra le possibili spiegazioni di questa stranezza una riprende la teoria dell'impatto con un planetesimo, la cui energia d'urto avrebbe convertito il metano e l'ammoniaca, composti con tendenza alla condensazione, in CO e N2 gassosi.
I satelliti principali posseggono un'albedo piuttosto bassa, pari a circa 0.2, a causa del materiale poco riflettente che ricopre la loro superficie: un composto di carbonio, acqua e metano ghiacciati presente anche negli anelli di Urano.
Le uniche immagini ravvicinate di tali satelliti provengono dalla sonda Voyager 2, che nel gennaio 1986 ha usato il sistema di Urano per effettuare un fly-by; dalle immagini risulta che tutte le loro superfici presentano numerosi crateri, dovuti probabilmente all'impatto con nuclei di comete a corto periodo, catturate dalla gravità del pianeta, inoltre l'analisi delle croste dei satelliti ha anche rivelato un'attività geologica crescente al diminuire della distanza da Urano.
Titania
Venne scoperto l'11 gennaio 1787 da Herschel, 6 anni dopo Urano, mediante il telescopio riflettore da 60 cm nei pressi di Liverpool; il nome gli venne assegnato solo nel 1852, su suggerimento del figlio di Herschel ed è quello della regina delle fate nel Sogno di una notte di mezza estate di W. Shakespeare.
È il satellite più grande di tutto il sistema satellitare di Urano (diametro medio pari a 1577.8 km); sembrerebbe composto per circa il 50% di ghiaccio d'acqua, per il 30% di silicati e per il 20% di composti organici del carbonio.
Oltre che segnato da numerosi crateri da impatto, presenta molteplici valli e fratture lunghe centinaia di chilometri e larghe dai 50 ai 100 km, denominate chasma e rupes, che sono un chiaro indice dell'intensa attività di forze estensionali prodotte dal calore interno del globo stesso e a cui sono stati assegnati i nomi di luoghi presenti nelle opere di W. Shakespeare: Belmont Chasma, Messina Chasma e Rousillon Rupes. Il Messina Chasma, è molto più grande del Gran Canyon terrestre e paragonabile alla Valle Marineris di Marte e alla Ithaca Chasma su Teti, satellite di Saturno.
La relativa scarsità di crateri di grandi dimensioni è probabilmente dovuta ad un riassetto della superficie, successivo ai grandi bombardamenti meteorici che l'intero sistema ha subito.
L'8 novembre 2001grazie all'occultazione da parte di Titania di una piccola stella si è potuto escludere la presenza di un'atmosfera su questo satellite.
Foto di Titania in cui si vede chiaramente il canyon Messina Chasmata
Oberon
Venne scoperto l'11 gennaio 1787 da Herschel, contemporaneamente a Titania, mediante il telescopio riflettore da 60 cm nei pressi di Liverpool; il nome gli venne assegnato solo nel 1852, su suggerimento del figlio di Herschel ed è quello del marito della regina delle fate nel Sogno di una notte di mezza estate di W. Shakespeare.
Foto di Oberon presa dal Voyager 2Dei cinque principali è il satellite più lontano (semiasse maggiore dell'orbita pari a 583.519 km), ha una superficie piuttosto pianeggiante dominata da crateri scavati nel ghiaccio, in alcuni dei quali si è depositato un materiale più scuro; potrebbe trattarsi di una componente ghiacciata ricca di composti di carbonio fusasi nella conca del cratere successivamente alla formazione dello stesso. A tali crateri sono stati dati i nomi di personaggi delle tragedie di W. Shakespeare: Caesar Crater, Lear Crater, MacBeth Crater, Falstaff Crater, ... .
L'emisfero osservato ha presentato una lieve colorazione rossastra che dovrebbe derivare da un accumulo di polveri provenienti da alcuni satelliti retrogradi esterni. Si pensa che il satellite sia formato per il 50% di ghiaccio, il 30% di silicati e per il 20% di idrocarburi.
Sul satellite è stato rilevato anche un grande canyon, il Mommur Chasma, ma non vi sono tracce di movimenti tettonici, a differenza degli altri quattro satelliti maggiori che mostrano attività geologica crescente al diminuire della distanza dal pianeta.
Ariel
Venne scoperto il 24 ottobre 1851 da Lassel, il nome gli venne assegnato solo nel 1852, su suggerimento del figlio di Herschel ed è quello di uno spirito dell'aria de La tempesta di W. Shakespeare.
Ariel è caratterizzato da un'intensa attività esogena ed endogena, che si manifesta con una ricca varietà di processi, deve essere geologicamente e tettonicamente attivo da molto tempo, come testimoniano i numerosi solchi creati da masse fluide viscose di origine vulcanica, ed i giganteschi canyon, denominati chasma, che dividono la sua crosta in vasti blocchi poligonali e che portano i nomi degli spiriti del vento o dell'atmosfera delle diverse mitologie: Pixie Chasma, Kra Chasma, Korrigan Chasma, ... . Non sorprende, dunque, il fatto che Ariel abbia la superficie più giovane di tutti i satelliti di Urano, infatti non esistono crateri da impatto con diametro superiore ai 50 km, se si esclude il Yangoor Crater con un diametro di 78 km.Foto di Ariel presa dal Voyager 2
Sulla superficie sono state anche identificate 2 valli: Leprechaun Vallis e Sprite Vallis, a cui sono stati dati i nomi di spiriti della luce.
Ariel ha un diametro medio di 1157.8 km e sembra composto per il 50% di ghiaccio d'acqua, il 30% di silicati e il 20% di ghiaccio di metano; sono state rilevate zone gelate di recente. È inoltre il più riflettente di tutto il sistema satellitare di Urano e alcune macchie chiare dovute a ghiaccio d'acqua raggiungono un albedo di 0.45.
Umbriel
Umbriel è il terzo satellite di Urano per dimensione (diametro medio pari a 1169.4 km) e venne scoperto insieme ad Ariel il 24 ottobre 1851 da Lassel.
Foto di Umbriel presa dal Voyager 2Il nome gli venne assegnato solo nel 1852 su suggerimento del figlio di Herschel e a causa della sua colorazione scura (albedo 0.19) è quello dell'oscuro folletto della malinconia di Rape of the Lock di A. Pope, il quale deriva il suo nome da "umbra". La sua superficie appare pesantemente craterizzata, uniforme e antica, quindi è inattivo da molto tempo. Il suo colore scuro suggerisce la presenza di un recente accumulo di polvere e detriti, probabilmente creati dall'impatto di meteoriti. Le immagini prese dal Voyager 2 hanno rivelato, oltre ai crateri da impatto, una macchia chiara ad anello vicino all'equatore, nota col nome di Wunda, uno spirito dell'oscurità; si presume sia un cratere, ma non se ne è certi.
Sembra che Umbriel sia formato principalmente da ghiaccio d'acqua, silicati e ghiaccio di metano (soprattutto in superficie), ma non si sa in quali percentuali.
Miranda
Il più piccolo e interno fra i satelliti maggiori (diametro medio 471.6 km) venne scoperto il 16 febbraio 1948 da Kuiper e porta il nome della figlia del mago Prospero de La tempesta di W. Shakespeare. Quando il Voyager 2 è passato vicino al sistema di Urano l'emisfero sud di Miranda si trovava solo a 2-3 km di distanza, sono state così scattate foto con una risoluzione si alcune centinaia di metri.
La superficie è probabilmente composta in maggior parte di acqua ghiacciata, avendo il satellite una densità molto bassa (1.20 g/cm3), a cui si dovrebbero aggiungere roccia di silicati e materiale organico derivante dal metano e risulta divisa da una grande struttura a V in due zone a differente riflessione. Sono inoltre identificabili 4 regiones di diversa luminosità, a cui sono stati attribuiti nomi di luoghi menzionati nelle opere di Shakespeare, come a tutte le atre strutture geologiche identificate su Miranda: Dunsinane Regio, Ephestus Regio, Mantua Regio e Sicilia Regio.
La crosta di Miranda risulta molto eterogenea e craterizzata; ai numerosi crateri sono stati assegnati i nomi di alcuni personaggi delle opere di Shakespeare: Alonso Crater, Trinculo Crater, Prospero Crater, ... .
Foto di Miranda presa dal Voyager 2
Nelle regioni più vecchie la superficie presenta 2 fratture, dette sulci: Naples Sulcus e Syracusa Sulcus, canyon profondi fino a 20 km e 2 faglie, dette rupes: Argier Rupes e Verona Rupes; tutto ciò indica una intensa attività geologica nel passato che è probabilmente tuttora in atto. La Rupes di Verona risulta la "scarpata" più alta di tutto il Sistema Solare con i suoi 20 km di altezza.
Il Polo Sud di Miranda visto dall'alto e in proiezione 3DSi pensa che le larghe strutture scanalate, dette corones, rilevate (Mari Corona, Quetzalpetlatl Corona, Arden Corona, Elsinore Corona, Inverness Corona, ...) siano il risultato della risalita di materiale vulcanico ghiacciato molto viscoso, e che tale attività possa essere dovuta alle forze mareali generate da Urano; teoria alternativa a quella precedente, ritenuta poco attendibile, che ipotizzava che Miranda fosse stato colpito da un corpo massivo che lo avrebbe frammentato, i frammenti si sarebbero poi riuniti in modo da formare la strana morfologia del satellite.
Un'altra teoria coinvolge Umbriel, essendo l'inclinazione dell'orbita di Miranda pari a 4.34o, inusuale per un satellite così vicino ad un pianeta, può esserci stato un momento in cui le orbite di Miranda ed Umbriel erano in risonanza 3:1, allora l'attrito mareale avrebbe potuto causare il riscaldamento di Miranda producendo la passata attività geologica.
I satelliti scoperti dal Voyager 2
  • Puck Venne scoperto nelle immagini prese il 30 dicembre 1985, ciò permise di modificare leggermente l'orbita del Voyager 2 per poter prendere più immagini del satellite. È la sesta luna in ordine di grandezza (diametro medio pari a 162 km) e le venne assegnato il nome del personaggio de Il sogno di una notte di mezza estate di W. Shakespeare che la notte viaggia attorno alla Terra con le fate.
    Oltre alla sua dimensione e alla sua orbita, di raggio medio 86.004 km, si conosce la sua bassa albedo, pari a circa 0.07.
  • Cressida è stato scoperto nelle immagini prese il 9 gennaio 1986, la sua distanza media da Urano è pari a 62.659 km e il suo diametro medio è di circa 64 km. Il suo nome è stato preso da Troilo e Cressida di W. Shakespeare, la figlia troiana di Calchas.
  • Desdemona è stata scoperta il 13 gennaio 1986 Il suo nome è quello della moglie di Otello nell'Otello di W. Shakespeare.
  • Cordelia è il satellite più interno e oltre al suo raggio orbitale (49.752 km) si conoscono solo le sue dimensioni, 50*36 km. Venne scoperto nelle immagini prese il 20 gennaio 1986 e porta il nome della figlia più giovane del re del Re Lear di W. Shakespeare. È un satellite pastore dell'anello Epsilon di Urano, inoltre avendo un'orbita inferiore a quella sincrona con Urano la sua orbita sta lentamente decadendo e Cordelia è quindi destinato a precipitare su Urano.
  • Ofelia è stato scoperto nelle immagini prese il 20 gennaio 1986 porta il nome della figlia di Polonio dell'Amleto di W. Shakespeare. Oltre al suo raggio orbitale (53.764 km) e alle sue dimensioni (diametro medio 15 km), si sa che è un satellite pastore dell'anello Epsilon di Urano, quindi, avendo un orbita inferiore a quella sincrona con Urano, la sua orbita sta lentamente decadendo ed è destinato a precipitare su Urano.
  • Bianca è stato scoperto nelle immagini prese il 23 gennaio 1986, porta il nome della sorella di Caterina de La bisbetica domata di W. Shakespeare e si conoscono solo il suo diametro medio, 21 km, e la sua distanza da Urano, 59.166 km.
  • Giulietta venne scoperto nelle immagini prese nel 1986 e porta il nome della protagonista di Giulietta e Romeo di W. Shakespeare.
  • Porzia venne scoperto nelle immagini prese nel 1986 e porta il nome della figlia del ricco protagonista de Il mercante di Venezia di W. Shakespeare.
  • Rosalind venne scoperto nelle immagini prese nel 1986 e porta il nome della figlia dell'esiliato Duke de As you like It di W. Shakespeare.
  • Belinda venne scoperto nelle immagini prese nel 1986 e porta il nome della protagonista di Rape of the Lock di A. Pope.
Foto di Puck presa dal Voyager 2

Foto di Cressida, Ophelia e Porzia.

Foto di Cordelia.

Foto di Desdemona.

Foto di Bianca.

Foto di Giulietta.

Foto di Rosalind.

Foto di Belinda.
I satelliti scoperti da Hubble
Disegno che riproduce il sistema satellitare di Urano, compresi i due satelliti e i due anelli scoperti da Hubble
  • Perdita è una piccola luna praticamente sconosciuta che si trova tra Belinda e Puck, si stima che il suo diametro sia attorno ai 26 km. La sua esistenza venne ipotizzata il 18 maggio 1999 da Karkoschka, data poi divenuta ufficiale della sua scoperta, dopo aver analizzato delle immagini prese dal Voyager 2 nel 1986; poiché non si riuscì ad averne alcuna immagine nel 2001 il satellite venne dichiarato inesistente. Nel 2003 il Telescopio Spaziale Hubble fotografò un oggetto nella zona in cui si era supposto si trovasse Perdita, confermandone l'esistenza.
    Il suo nome è quello della figlia di Leonte ed Herminoe ne The winter's tale di W. Shakespeare.
  • Mab scoperto il 25 agosto 2003 grazie al Telescopio Spaziale Hubble orbita attorno ad Urano alla stessa distanza di R/2003U1, un anello di polvere scoperto lo stesso anno; alcuni sostengono che sia la lenta frammentazione di Mab ad alimentare l'anello. È una luna piccola e oscura; essendo di poco più luminosa di Perdita sono state riesaminate le immagini prese dal Voyager 2 ed è stato trovato anche in esse; le è stato dato il nome della regina che in Romeo e Giulietta di W. Shakespeare fa da levatrice delle fate.
  • Cupido scoperto il 25 agosto 2003 grazie al Telescopio Spaziale Hubble, gli è stato dato il nome di un personaggio di Timon of Athenis di W. Shakespeare.

Satelliti irregolari
Sono 9 e tutti, tranne Margherita, appartengono al gruppo di Sicorace, presentano tutti orbite di maggiori dimensioni, più eccentriche ed inclinate dei satelliti regolari; essendo stati individuati dal 1997 in poi non sono mai stati "visti" da sonde meccaniche. La loro temperatura superficiale sembra variare tra 64oK e 89oK, inoltre per nessuno, tranne Calibano, sono state fatte ipotesi sul periodo di rotazione.
Si pensa che tali satelliti si siano formati esternamente al sistema uraniano, probabilmente nella fascia di Kuiper, e che siano stati catturati successivamente dalla gravità di Urano.
Gruppo di Sicorace
È l'insieme dei satelliti esterni di Urano, hanno una forma irregolare e, tranne Calibano e Sicorace, sono di dimensioni contenute. Le orbite presentano un'eccentricità di circa 0.15 per i più interni e di circa 0.60 per i più esterni; i satelliti orbitano ad una distanza media da Urano compresa fra 4 milioni e 20.9 milioni di km in modo retrogrado e presentano delle inclinazioni comprese fra 120o e 170o rispetto al piano equatoriale del pianeta.
In ordine di scoperta il gruppo è formato dai seguenti satelliti:
Margherita
Come  stata identificata Margherita.Scoperto il 29 agosto 2003 su una serie di immagini prese dal Telescopio Spaziale Hubble è uno dei satelliti più esterni del pianeta Urano (circa 14.3 milioni di km dal pianeta), porta il nome di uno dei personaggi di Molto rumore per nulla di W. Shakespeare, ha un diametro di circa 11 km e non mostra attività geologica.
A causa della bassa inclinazione della sua orbita rispetto all'equatore di Urano, 76.26o, e per il fatto che orbita con moto diretto, non è stata inserita nel gruppo di Sicorace.

 

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare



© Loretta Solmi, 2011