في ليلة 13 مارس 1781 ، كان ويليام هيرشل ينظر من خلال تلسكوبه في حديقته الخلفية في نيو كينج ستريت ، باث ، عندما لاحظ جسمًا باهتًا غير عادي بالقرب من النجمة زيتا تاوري. راقبها لعدة ليال ولاحظ أنها كانت تتحرك ببطء على خلفية النجوم. اعتقد عالم الفلك في البداية أنه وجد مذنبًا ، لكنه حدده لاحقًا ، بشكل صحيح ، على أنه كوكب بعيد. سمي لاحقًا أورانوس ، وكان أول كوكب يتم اكتشافه منذ العصور القديمة. أكسب هذا الإنجاز عضوية هيرشل في الجمعية الملكية ، وسام فارس وشهرة فلكية عريقة.
أظهرت الدراسات منذ ذلك الحين أن أورانوس عالم غريب جدًا. بينما تدور بقية الكواكب في نظامنا الشمسي مثل القمم ، يقع أورانوس على جانبه. وعلى الرغم من أنه ليس أبعد كوكب عن الشمس ، إلا أنه أبرد كوكب في النظام الشمسي.
يتحمل أورانوس أيضًا مواسم ذات حجم غير عادي. يقضي كل قطب عقودًا في ضوء الشمس المتواصل ، قبل أن يواجه عقودًا من الظلام الدامس. الإنسان الذي ولد عند غروب الشمس بالقرب من القطب يختفي في ظلام الخريف ، يجب أن ينتظر 42 عامًا ليرى شروق شمس الربيع الأول. لمقياس جيد ، أورانوس هو الكوكب الوحيد الذي سمي على اسم يوناني بدلاً من إله روماني. (أورانوس كان جد زيوس).
على الرغم من هذه الشذوذ والتطرف الفلكي ، من المدهش أنه تم بذل القليل من الجهد للاقتراب من أورانوس. زارها مسبار روبوت واحد فقط – في عام 1986 – عندما اجتازت المركبة الأمريكية فوييجر 2 في جولتها الكبرى في النظام الشمسي. لقد كشفت عن عالم ضخم ، عديم الملامح ، أزرق شاحب مع جو من الهيدروجين والهيليوم والميثان ، ومجموعة غنية من الأقمار ومجال مغناطيسي قوي. وكان هذا هو ذلك
لكن مثل هذا الاهتمام الطفيف على وشك أن يتغير. في وقت سابق من هذا العام ، نشرت الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم تقريرًا حثت فيه وكالة ناسا على إطلاق مسبار أورانوس باعتباره مهمتها الرئيسية ذات الأولوية القصوى خلال العقد المقبل. تنشر الأكاديمية تقريرًا عن أولويات الولايات المتحدة في استكشاف الكواكب كل 10 سنوات ، ويحمل كل مسح عقدي تأثيرًا هائلاً – مما يعني أن ناسا تتعرض الآن لضغوط هائلة لتصميم وتمويل مثل هذه المهمة.
يقول عالم الكواكب البروفيسور لي فليتشر من جامعة ليستر: “إنها أخبار هائلة”. “هناك عدد قليل من الأماكن المتبقية في النظام الشمسي والتي نعرف عنها أقل مما نعرفه عن أورانوس. تمت زيارة الكواكب الداخلية عدة مرات بواسطة المسبار وكذلك كوكب المشتري وزحل. حتى كوكب بلوتو الصغير البعيد تم مسحه. لذا فإن مهمة أورانوس سوف تملأ فجوة صارخة في معرفتنا بالعمليات التي شكلت نظامنا الشمسي. “
يقسم علماء الفلك كواكب الشمس إلى ثلاث فئات أساسية. هناك عطارد والزهرة والأرض والمريخ ، وهي الكواكب الداخلية الصخرية التي تدور بالقرب من الشمس. ثم ، هناك عملاق الغاز كوكب المشتري وزحل ، عوالم ضخمة مصنوعة في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. أخيرًا ، على حافة النظام الشمسي ، يوجد أورانوس وشريكه نبتون ، على التوالي ، ثاني أبعد كوكب عن الشمس ، والأبعد من الشمس. يطلق على هذين النوعين اسم عمالقة الجليد لأنهما ضخمان (على الرغم من أنهما ليسا بحجم كوكب المشتري وزحل) ولأنهما يتكونان من مادة جليدية. بشكل حاسم ، لديهم وفرة عالية من الميثان والماء والجزيئات الأخرى المكونة للجليد في الغلاف الجوي والداخل. (وراء هذه العوالم يقع بلوتو ، الذي تم رفع السرية عنه رسميًا على أنه كوكب وأعيد تصنيفه على أنه كوكب قزم من قبل الاتحاد الفلكي الدولي في عام 2006).
لطالما اعتبرت هذه الميزات مثيرة للاهتمام ولكنها ليست مثيرة للاهتمام بما يكفي لتستحق اهتمامًا خاصًا – حتى بدأ علماء الفلك في دراسة عوالم حول النجوم الأخرى ووجدوا أن عمالقة الجليد مثل أورانوس ونبتون موجودة في كل مكان. ويضيف فليتشر: “إنه أمر مثير للاهتمام حقًا: عندما ننظر إلى الكواكب حول نجوم أخرى ، نجد أن عددًا كبيرًا منها يشبه أورانوس ونبتون”. أو كما قال جوناثان فورتني ، عالم الكواكب في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز: “الطبيعة تحب صنع كواكب بهذا الحجم.”
من غير الواضح سبب انتشار عمالقة الجليد في مجرتنا. يقول فليتشر: “مع ذلك ، من الواضح أن هناك شيئًا مهمًا بشأن كواكب مثل أورانوس ونبتون”. “والأهم من ذلك ، لدينا مثالان رائعان عنهما ، الكواكب الأكثر شيوعًا في المجرة ، هنا في نظامنا الشمسي. ومع ذلك ، فإن تكوينها وطبيعتها وأصولها تظل لغزا نسبيًا. حان الوقت لتصحيح ذلك “.
ومع ذلك ، فإن تصحيح هذا الإغفال الكوكبي لن يكون سهلاً. يدور أورانوس حول الشمس على مسافة متوسطة تبلغ 1.8 مليار ميل (2.8 مليار كيلومتر) ؛ نبتون بسرعة 2.8 مليار ميل (4.5 مليار كيلومتر). وبالتالي ، فإن القرب النسبي للأرض من الأرض يجعلها الهدف المفضل. ومع ذلك ، فإن مهمة أورانوس لا تزال بحاجة إلى المساعدة في الوصول إلى هدفها – في شكل مساعدة الجاذبية من كوكب المشتري. تم استخدام هذا النوع من المناورة في مهمات أخرى في نظامنا الشمسي وتتضمن مركبة فضائية تجتاح منخفضًا فوق كوكب يقع في طريقها. تكتسب الكبسولة الطاقة من هذا اللقاء القريب وبالتالي يمكنها حمل المزيد من الأدوات والوقود أكثر مما يمكن أن يكون ممكنًا. وبالتالي ، فإن الالتقاء بالمشتري سينتج عنه مسبار أورانوس يمكنه ، مع وجود المزيد من الوقود على متنه ، استكشاف أورانوس لفترة أطول باستخدام مجموعة أكثر تعقيدًا من
لكن التوقيت ضيق. تملي الميكانيكا السماوية أن يتم إطلاق مهمة أورانوس في عام 2031 أو 2032 للوصول إلى المشتري في الوقت المناسب لاستغلاله في مساعدة الجاذبية. هذا يترك لناسا عقدًا من الزمن لتصميم المسبار ، وجمع 4 مليارات دولار (3.3 مليار جنيه إسترليني) أو أكثر التي ستكون مطلوبة لبنائه ، وإكمال بنائه ، ثم إطلاقه في رحلته التي تستغرق 13 عامًا. بالنظر إلى هذه الضغوط ، والاهتمام الواسع باستكشاف عمالقة الجليد ، فمن شبه المؤكد أن المشروع سيشمل مشاركة منظمات أخرى ، مثل وكالة الفضاء الأوروبية.
تتصور معظم أفكار المهمة مركبة رئيسية تدور حول أورانوس ، وتقوم بمسح الكوكب بينما تتأرجح أحيانًا بالقرب من بعض أقماره وحلقاته للتفتيش الدقيق. يمكن أيضًا إسقاط مسبار مصاحب في الغلاف الجوي لأورانوس لدراسة تركيبته.
بصرف النظر عن العثور على أدلة قد تفسر سبب شيوع عمالقة الجليد حول النجوم الأخرى ، تهدف المهمة إلى حل العديد من الألغاز الأخرى حول أورانوس. لماذا الكوكب شديد البرودة ، ولماذا يميل محور دورانه جانبيًا ، تقريبًا في مستوى مداره حول الشمس ، وهي ظاهرة تعني أن قطبيه الشمالي والجنوبي يقعان حيث توجد خطوط استواء لمعظم الكواكب الأخرى؟
يقول الفيزيائي باتريك إروين من جامعة أكسفورد: “إحدى النظريات هي أن جسمًا كبيرًا جدًا – ربما كويكبًا ضخمًا – أصاب أورانوس في وقت ما في الماضي ودمره”. “مثل هذا الحدث يفسر أيضًا ميزة أخرى غريبة عن أورانوس: يبدو أنه لم يتبق منه أي حرارة داخلية تقريبًا من تكوينه – مما يجعله أبرد كوكب في النظام الشمسي.
“كوكب المشتري وزحل وحتى نبتون لا يزال لديهم بعض الحرارة الداخلية ويصدرون طاقة في الفضاء أكثر مما تتجمع من الشمس. لكن ليس أورانوس. يبدو أن كل حرارتها الداخلية قد اختفت ، ربما لأن هذا التأثير الضخم قلبها من الداخل إلى الخارج بحيث انتهى بمحتوياتها الداخلية الساخنة إلى الخارج وسرعان ما تشع حرارتها بعيدًا في الفضاء. نحن بحاجة إلى تحقيق لحل مثل هذه القضايا “.