La conoscenza del sistema solare ha compiuto un passo avanti misurabile. Per la prima volta, un gruppo di ricercatori è riuscito a ricostruire in tre dimensioni la struttura dell’atmosfera superiore di Urano, chiarendo il meccanismo con cui il campo magnetico del pianeta — tra i più insoliti del sistema solare — modella aurore spettacolari a migliaia di chilometri sopra le nubi. Lo studio è pubblicato su Geophysical Research Letters ed è interamente basato sui dati raccolti dal James Webb Space Telescope. Non si tratta di un affinamento marginale: si tratta di una mappa che non esisteva.
Il gruppo ha osservato Urano per quasi un’intera rotazione, seguendo il tenue bagliore prodotto dalle molecole presenti fino a circa cinquemila chilometri sopra le cime delle nubi. Lo strumento utilizzato è lo spettrografo di bordo del telescopio Webb, che ha permesso di misurare con precisione inedita due grandezze fondamentali: la temperatura e la densità degli ioni nella ionosfera, quella regione in cui l’atmosfera cessa di essere neutra, si ionizza e entra in contatto diretto con il campo magnetico del pianeta.
I numeri emersi sono precisi e significativi. Le temperature raggiungono il picco tra i tremila e i quattromila chilometri di quota; la densità ionica è invece massima attorno al migliaio di chilometri. Sono coordinate che consentono, per la prima volta, di stabilire con esattezza la quota a cui le aurore prendono forma.
Le aurore, in linea generale, si innescano quando particelle cariche rimangono intrappolate nel campo magnetico di un pianeta e precipitano verso l’atmosfera, liberando energia sotto forma di luce. Su Urano, tuttavia, il meccanismo è complicato da una geometria magnetica che non ha equivalenti tra i pianeti rocciosi. Il campo è inclinato di quasi sessanta gradi rispetto all’asse di rotazione ed è, al tempo stesso, decentrato rispetto al nucleo. La conseguenza è diretta: le aurore non si distribuiscono con la regolarità osservata, per esempio, ai poli terrestri, ma tracciano percorsi variabili e difficilmente prevedibili.
Le osservazioni hanno individuato due distinte fasce aurorali luminose in prossimità dei poli magnetici, separate da una zona intermedia caratterizzata da emissioni più deboli e da una minore concentrazione ionica. È una geometria che ricorda, per certi aspetti, quanto già documentato su Giove, dove la struttura del campo magnetico governa con analoga precisione il flusso delle particelle cariche. La somiglianza, però, è parziale: la configurazione uraniana resta più irregolare, più asimmetrica, più difficile da ricondurre a modelli noti.
C’è un dato che la nuova mappa non risolve, ma che rende ancora più urgente approfondire lo studio di Urano: l’atmosfera superiore del pianeta si raffredda in modo continuo da oltre trent’anni. Il fenomeno è documentato, ma non spiegato. Nessuna teoria attuale offre una risposta soddisfacente.
La mappa tridimensionale della ionosfera potrebbe, in prospettiva, fornire elementi utili. Conoscere con precisione dove si concentra l’energia termica e come si distribuisce la densità ionica è il presupposto per formulare ipotesi credibili sul raffreddamento. Per ora si tratta di una possibilità, non di una risposta. Ma in astrofisica, come in qualsiasi disciplina empirica, la qualità degli strumenti di misura precede sempre la qualità delle spiegazioni. Il Webb ha fornito gli strumenti. Il lavoro interpretativo è appena cominciato.