НАСА се прицели в Уран

Слънчевата система прелива от фантастични дестинации, но никоя от тях не е нискотарифна и човечеството все още може да си позволи само шепа от тях. Затова на всеки 10 години НАСА възлага на учени да оценят състоянието на планетарната наука и да определят кои въпроси следва да бъдат приоритетни през следващото десетилетие.

Водещите мисии в предния преглед бяха Марс (роувърът "Пърсивиърънс" осъществи задачата през 2021 г., стъпвайки на Червената планета, а проектът струваше 2,7 млрд. долара) и Европа - ледената луна на Юпитер (стартът на "Еуропа Клипър" е планиран за 2024 г., а проектът струва 4,25 млрд. долара). Тази година дойде време за определяне на нови мисии.

Комисията по избора е прегледала шест потенциални проекта в Слънчевата система - от кацане на Меркурий до мисия към Нептун и най-голямата му луна Тритон. От тях учените избират един водещ приоритет - мисия до Уран, която може да струва 4 млрд. долара. Защо пък Уран? Защото Уран е една от най-интересните планети на нашата система.

Мисията би позволила човечеството за пръв път да огледа отблизо леден гигант - това е важно не от любопитство, а защото нашата галактика е пълна с ледени гиганти и Уран може да ни подскаже защо природата толкова обича тези планети. Освен това този проект на ръба на Слънчевата система ще тества границите на нашите възможности.

Планът е мисията да потегли през 2031 или 2032 г., да прекара 13 г. в път към целта, след това да обикаля в орбита около Уран в продължение на няколко години, събирайки информация за атмосферата, вътрешността, пръстените и луните на планетата. Нептун също е бил коментиран, но логистиката на подобна мисия в периода, за който става дума, ще бъде доста по-сложна.

Ако НАСА получи достатъчно финансиране за втора водеща мисия преди следващия 10-годишен преглед през 2032 г., то комисията предлага това да е Енцелад. Тук вероятно ще са необходими 5 млрд. долара за изпращането на апарат, който ще обикаля в орбита и ще кацне на малката ледена луна на Сатурн.

Нашата история с Уран

През нощта на 13 март 1781 г. Уилям Хершел се взира в телескопа си в градината си в Бат, Англия, когато забелязва необичаен и едва забележим обект в близост до звездата Зета Телец. Наблюдава го няколко нощи и установява, че обектът се движи бавно на фона на звездите. Първо смята, че е открил комета, но после правилно решава, че става дума за далечна планета. Кръстена впоследствие Уран, планетата е първата открита след Античността.

Днес знаем, че Уран е много странен свят. Докато останалите планети в нашата система се въртят като пумпали, Уран лежи настрана - неговите полюси са на екватора. И въпреки че не е най-далечната планета от Слънцето, е най-студената.

Въпреки всички тези особености човечеството има необяснимо малко опити да приближи Уран. Той е посещаван един-единствен път - през 1986 г., когато "Вояджър 2" минава покрай него по време на грандиозното си турне на Слънчевата система и спуска робот сонда. Снимките и пробите разкриват огромен, бледосин свят без никакви забележителности, с атмосфера от водород, хелий и метан, многолюдна фамилия от луни и мощно магнитно поле. И толкоз. Даже далечната Плутон, която ту е планета, ту джудже, е изследвана повече.

Особеностите на Уран

Сезоните на Уран са удивителни. Всеки полюс прекарва десетилетия, къпан от непрекъсната слънчева светлина, преди да потъне в десетилетия на пълен мрак. Ако един човек се роди по залез слънце в настъпващата есен на единия полюс, той ще трябва да чака 42 г., за да види първия изгрев на пролетта.

Бурите на Уран също не са като никои други в Слънчевата система. Когато през 2007 г. планетата достига най-близката си точка до Слънцето, астрономите очакват иначе спокойната му повърхност да бъде сполетяна от бури. Но тези бури продължават чак до 2014 г. и все още никой няма представа защо това е така.

И сякаш това не стига, Уран е единствената планета, кръстена на гръцки, а не на римски бог.

Ужасната Миранда

Не на последно място Уран има една от най-странните луни на нашата Слънчева система - Миранда. Открита е през 1948 г., но през 1986 г. "Вояджър" ни изпраща кадри от нея, които все още никой не може да обясни - луната е като топка, съшита от различни части, нещо като малък, безподобно грозен, но и симпатичен Франкенщайн.

Миранда е с диаметър 500 км и една седма от размерите на нашата Луна. Не просто теренът й е необичайно скалъпен, но между различните части има геологически форми, които са уникални за нашата система - отчетливи граници между по-плитките долини и хребети и по-дълбоките. Впрочем каньоните тук са 12 пъти по-дълбоки от Гранд Каньон.

През 2008 г. НАСА предположи, че луната е била разцепвана поне пет пъти в историята си, затова и сега виждаме този мишмаш от нови и стари повърхности по нея. Според друга версия тя е била удряна многократно от скални или метални метеорити, които частично са стопили ледения слой под повърхността й, извеждайки отгоре водна киша, която наново е замръзнала.

Повърхността на Миранда е почти толкова ярка, колкото на най-ярката и най-голямата луна на Уран - Ариел. Но и двете отразяват не повече от една трета от слънчевата светлина, която ги достига. Това предполага, че на повърхността има въглеродни материали. Впрочем яркостта на Миранда се увеличава драматично, когато зрителят е между нея и Слънцето. Това подсказва, че повърхността й е пореста и хвърля сенки, когато е осветена под определени ъгли. Това може да се дължи на милиарди години бомбардировки с микрометеорити.

Смята се, че почти всички по-големи луни на Уран, включително Миранда, са изградени от заледена вода и силикатни скали. Но за разлика от другите сателити, орбитата на Миранда е малко наклонена. Уран има 27 луни, но за пет от тях - Миранда, Ариел, Умбриел, Титания и Оберон, има предположения, че са водни светове с потенциал за живот. Някои от тези луни не са покрити с кратери, което предполага, че може все още да са геологически активни.

Да си преговорим Слънчевата система

Планетите в нашата система се делят на три групи. Меркурий, Венера, Земята и Марс са скалисти вътрешни планети, които обикалят близо до Слънцето. След това са газовите гиганти Юпитер и Сатурн - огромни светове, предимно от водород и хелий. И накрая са Уран и Нептун, съответно предпоследната и най-далечната планети от Слънцето (Плутон първо се смята за планета джудже и второ - понякога е по-близо до Слънцето от Нептун).

Уран и Нептун са ледени гиганти - защото, естествено, са много големи (но не колкото Юпитер и Сатурн) и защото са изградени от лед. И двете имат изобилие от метан, вода и други молекули, поддаващи се на замръзване.

Тези особености винаги са били смятани за интересни, но явно не достатъчно да заслужат специално внимание. Поне докато астрономите не започват да изследват световете на други звездни системи и навсякъде се натъкват на ледени гиганти като Уран и Нептун.

Предизвикателствата на мисията

Уран обикаля около Слънцето на средно разстояние от 2,8 млрд. км, а Нептун - на 4,5 млрд. км. Очевидно Уран е по-подходящата цел от двете, но и тя ще има нужда от помощ, за да достигне целта. Тази помощ ще дойде от Юпитер под формата на гравитационен тласък. Тази маневра вече е използвана при други мисии из Слънчевата система и изисква космическият апарат да мине ниско над дадена планета по пътя си.

Близостта до гравитационното поле дава "тласък" на капсулата, а тази "безплатна" енергия й помага да носи повече инструменти и гориво. Така Юпитер би помогнал да натоварим капсулата с повече гориво, за да прекара повече време в изследване на Уран.

Срокът за рандеву с Юпитер обаче е безмилостно кратък. За да достигне Юпитер в правилния момент, мисията ще трябва да тръгне през 2031 или 2032 г. Това оставя едва десетина години на НАСА да намери 4 млрд. долара, да проектира космически апарат, да го построи и да го изстреля на 13-годишно пътуване.

Това вероятно ще изисква съдействие и от други организации, например Европейската космическа агенция. Можем и да закъснеем, но това ще означава пътуването да трае 15 г. А и има друга причина да бързаме да стигнем Уран до 2045 г. Една година на Уран е равна на 84 земни. "Вояджър 2" премина покрай планетата по време на лятото в южното полукълбо, затова, ако искаме да видим пълна картина, то сега трябва да стигнем там преди началото на южната пролет през 2049 г.

Засега идеите са да има един основен космически апарат, който ще обикаля в орбита около Уран, ще изследва планетата и периодично ще приближава някои от нейните луни и пръстени за изследване. Допълнителна проба ще бъде пусната в атмосферата на Уран, за да се изследва нейният състав.

Наред с въпроса защо имаме толкова много ледени гиганти, мисията ще трябва да разреши и много други загадки. Например защо планетата е толкова студена, защо е напреко на останалите и т.н.

Според една хипотеза Уран се е сблъскал с много голям обект - огромен астероид например, и този удар го е килнал на една страна, обяснява пред "Гардиън" проф. Патрик Ъруин от Оксфорд. Това би обяснило и друга странност на Уран - той, изглежда, няма почти никаква вътрешна топлина, останала от формирането му, което го прави най-студената планета на Слънчевата система.

"Юпитер, Сатурн и даже Нептун имат в някаква степен вътрешна топлина и излъчват повече енергия в Космоса, отколкото поглъщат от Слънцето. Но Уран не е така вероятно защото сблъсъкът е извадил на повърхността му горещата вътрешност и топлината бързо се е разсеяла в пространството", смята проф. Ъруин.

Странно, по-странно, Енцелад

Вторият приоритет пред НАСА - Енцелад, е даже по-странен обект и от Уран. Тази малка луна на Сатурн изхвърля богати на органичен материал гейзери от вода в Космоса, което я прави идеален кандидат за търсене на микроби или други примитивни форми на живот.

Енцелад е обект на разгорещени спорове сред астрономите, откакто "Касини" прати сведения за тази малка вътрешна луна на Сатурн през 2004 г. Всъщност подозрения за нея има и отпреди, тъй като луната има необичайно ярка повърхност и кратери, които изглеждат покрити със сняг. Това подсказва, че сателитът е жив, активен свят.

С диаметър 504 км и състав от скала и лед Енцелад трябваше отдавна да е замръзнал като съседите си в системата на Сатурн. Но гравитационната битка между Сатурн и по-голямата луна Диона поддържа вътрешността на Енцелад топла и активна, което прави това парче земя ключова цел в търсенето на живот в Слънчевата система.

Въпреки че повечето лед пада обратно на повърхността, не малка част успява да избяга от слабата гравитация и влиза в орбита около Сатурн, формирайки неговия пръстен Е. Подобен на поничка, той е най-външният и най-неплътният от основните пръстени на планетата.