Уран відрізняється від інших планет Сонячної системи. У той час як вісь обертання більшості планет перпендикулярна їхній орбітальній площині, в Урана кут нахилу становить екстремальні 98 градусів до площини екліптики. Він начебто лежить на боці, імовірно через давнє зіткнення. Крім того, його орбіта ретроградна – протилежна руху інших планет.
Унікальність Урана поширюється і на його атмосферу. Її верхні шари, які називають термосферою, нагріваються більш ніж до 500 градусів Цельсія, і джерела цього тепла довгий час спантеличували астрономів. Термосфера простягається на 50 000 км над поверхнею планети, що також незвично. І що ще більш дивно, її температура знижується.
Коли апарат «Вояджер-2» пролетів повз Уран 1986 року, він виміряв температуру термосфери. У наступні десятиліття телескопи безперервно контролювали температуру Урану, і всі вимірювання показали, що вона відтоді зменшилася вдвічі. Жодна інша планета не зазнавала таких змін.
Термосфера Урана містить іоносферу, що допомагає астрономам вимірювати температуру. Це шар іонів, що відокремлює нижню атмосферу від магнітосфери планети. Іони H3+ в іоносфері швидко досягають теплової рівноваги з навколишніми нейтральними частинками, випромінюючи фотони в ближньому інфрачервоному діапазоні.
Загадкове падіння температури не є наслідком сезонних змін або 11-річного циклу Сонця. Нещодавнє дослідження, опубліковане в Geophysical Review Letters, пропонує гіпотезу, згідно з якою температуру термосфери Урана контролює сонячний вітер – потік заряджених частинок, що виходять із зовнішнього шару Сонця. Це плазма, що складається здебільшого з електронів і протонів, а також містить атомні ядра і важкі іони.
З 1990 року середній тиск сонячного вітру поступово падає, що збігається зі зміною температури Урана. Падіння потужності кінетичної енергії сонячного вітру призводить до зниження температури.
Від сонячного вітру планету значною мірою захищає магнітосфера. Вона пропускає фотони, які й нагрівають, наприклад, Землю. Уран розташований набагато далі від Сонця: майже за 3 млрд км, тоді як Земля – лише за 228 млн км. Кількість фотонів, що досягають Урана, недостатня для нагрівання. Сонячний вітер, що зменшується, менше тисне на магнітосферу Урана і вона розширюється, тим самим ще ефективніше зупиняючи сонячний вітер. Це, своєю чергою, охолоджує верхні шари атмосфери.
Відкриття може вплинути на майбутню місію до Урану Uranus Orbiter and Probe. Вона зосередиться на вивченні атмосфери крижаного гіганта і допоможе пояснити, як енергія сонячного вітру проникає в унікальну магнітосферу Урана.
Якщо така ситуація відбувається в нашій Сонячній системі, то вона можлива і за її межами.
«Ця сильна взаємодія між зіркою і планетою на Урані може допомогти нам зрозуміти, чи створюють різні екзопланети сильні магнітні поля у своїх надрах – важливий фактор у пошуку населених світів за межами Сонячної системи», – каже провідний автор доктор Адам Мастерс з Імперського коледжу Лондона.