Prije više milijardi godina u Sunčevu sustavu dogodilo se nešto što je ostavilo Uran u jednom od najneobičnijih položaja među planetima. Njegova je os rotacije nagnuta oko 98 stupnjeva, pa izgleda kao da se gotovo kotrlja po svojoj orbiti.

Astronomi već dugo pokušavaju objasniti kako je završio u takvom položaju. Jedno od mogućih objašnjenja uključuje davni sudar s velikim tijelom, a druge teorije pretpostavljaju da su gravitacijske interakcije među divovskim planetima postupno promijenile njegov nagib.

Istraživanje, koje je tim astronoma pod vodstvom Melainea Saillenfesta iz Pariškog opservatorija ponovno razmotrio 2022. godine, nudi drugačiji scenarij: Uran je možda tijekom svoje rane povijesti imao velik mjesec koji je migrirao i postupno ga naginjao te na kraju nestao u sudaru s njime.

Neobičan ledeni div

Uran je po mnogočemu iznimka među planetima Sunčevog sustava. Osim što je najhladniji, oko njega danas kruži najmanje 27 poznatih mjeseca, a svi imaju taj neobičan nagib.

Prva zabilježena opažanja Urana potječu iz kasnog 17. stoljeća, kada se smatralo da je riječ o zvijezdi. William Herschel ga je 1781. godine, nakon promatranja teleskopom, proglasio kometom, no kasnije se pokazalo da je riječ o sedmom planetu od Sunca.

Neobična putanja njegovih mjeseca bila je među ranim naznakama toga da je drugačije orijentiran od ostalih planeta, a tek početkom 20. stoljeća astronomi su ozbiljnije pokušali izmjeriti njegovu rotaciju i potvrdili ekstreman nagib.

Zemljina os nagnuta je oko 23,5 stupnjeva dok Uranov nagib iznosi oko 98 stupnjeva. Budući da mu treba oko 84 Zemljine godine za jedan obilazak oko Sunca, svaki je pol tijekom gotovo četvrtine Uranove godine izložen izravnoj Sunčevoj svjetlosti, a suprotna strana prolazi kroz zimu dugu oko 21 godinu.

Tijekom ravnodnevnica Sunčeva svjetlost gotovo mu izravno obasjava ekvatorijalno područje, što je još jedna posljedica njegove neuobičajene orijentacije.

Je li Uran imao veliki mjesec?

Sama posljedica njegova nagiba dobro je poznata, ali uzrok i dalje nije razjašnjen.

Jedan od klasičnih scenarija pretpostavlja da je Uran u ranoj fazi povijesti Sunčeva sustava pogodilo veliko planetarno tijelo, a drugi modeli ne pretpostavljaju veliki sudar, već predlažu da su dugotrajne gravitacijske interakcije među divovskim planetima postupno promijenile nagib njegove osi.

Saillenfest i njegovi suradnici predložili su pak treću mogućnost. Prema njihovim simulacijama, dovoljno velik mjesec je tijekom udaljavanja gravitacijskim djelovanjem mogao postupno mijenjati Uranovu rotaciju, piše Space.

Migracija mjeseca mijenja frekvenciju precesije osi rotacije Urana, pa kada se ta frekvencija izjednači s frekvencijom precesije Uranove orbite, nastaje rezonancija. U takvom se stanju planet može sve više naginjati dok se mjesec nastavlja udaljavati. Taj bi proces mogao dovesti Uran blizu nagiba od 90 stupnjeva, no za prelazak preko 90 stupnjeva potreban je još jedan korak.

Nestabilnost prije konačnog nagiba

Kako bi se Uran približavao nagibu od 90 stupnjeva, orbita hipotetskog mjeseca postala bi nestabilna. Njegovo bi gibanje tada moglo postati kaotično, a nagib bi se dodatno mijenjao.

U simulacijama koje uključuju takvu fazu nestabilnosti nagib planeta može prijeći 90 stupnjeva i dosegnuti približno 98 stupnjeva, što je vrijednost koja se opaža danas. U konačnom dijelu scenarija mjesec bi se sudario s Uranom. Međutim, prema Saillenfestu, sam sudar vjerojatno nije bio glavni uzrok nagiba jer bi mjesec bio premalen da bi svojim udarom značajno promijenio os rotacije.

Njegov je sudar ipak važan za model jer Uran danas nema mjesec dovoljno velike mase da bi mogao pokrenuti opisani mehanizam. Hipoteza zato pretpostavlja da je nekada postojao veliki mjesec koji je u međuvremenu nestao.

Današnji mjeseci mogli bi otkriti tragove

Istraživači navode dva načina na koja bi se njihova hipoteza mogla testirati budućim promatranjima. Prvi se odnosi na gibanje današnjih Uranovih mjeseca. Ako bi se pokazalo da se oni udaljavaju od njega brzinom od nekoliko centimetara godišnje, to bi upućivalo na disipaciju energije unutar Urana. Takav bi proces mogao objasniti kako je nekadašnji veliki mjesec migrirao dovoljno daleko da utječe na nagib planeta.

Brza migracija također bi otvorila mogućnost da su današnji Uranovi mjeseci nastali kao druga generacija, od ostataka nekadašnjeg satelitskog sustava. Drugi trag mogla bi biti starost sadašnjih mjeseca jer današnje procjene sugeriraju da bi mogli biti gotovo jednako stari kao i Sunčev sustav.

Ako se u budućnosti pokaže da su Uranovi mjeseci znatno mlađi od Sunčeva sustava, to bi išlo u prilog mogućnosti da su nastali od ostataka nakon sudara s nekadašnjim većim mjesecom. Za sada, međutim, nema dovoljno podataka da bi se potvrdilo da je upravo takav događaj nagnuo Uran. Dodatna promatranja i preciznije procjene gibanja i starosti njegovih mjeseca trebali bi pokazati može li hipotetski 'izgubljeni' mjesec doista objasniti neobičan položaj tog planeta.