Acht en een half jaar na zijn grote rondreis door het zonnestelsel, NASA's Voyager 2-ruimtevaartuig was klaar voor een nieuwe ontmoeting. Het was 24 januari 1986, en spoedig zou het de mysterieuze zevende planeet ontmoeten, ijskoude Uranus.

De komende uren, Voyager 2 vloog binnen 50, 600 mijl (81, 433 kilometer) van de wolkentoppen van Uranus, het verzamelen van gegevens die twee nieuwe ringen onthulden, 11 nieuwe manen en temperaturen onder min 353 graden Fahrenheit (min 214 graden Celsius). De dataset is nog steeds de enige close-upmeting die we ooit van de planeet hebben gedaan.

Drie decennia later, wetenschappers die die gegevens opnieuw inspecteerden, vonden nog een geheim.

Buiten medeweten van de hele ruimtefysica-gemeenschap, 34 jaar geleden vloog Voyager 2 door een plasmoïde, een gigantische magnetische bel die de atmosfeer van Uranus de ruimte in heeft geslingerd. de bevinding, gemeld in Geofysische onderzoeksbrieven , roept nieuwe vragen op over de unieke magnetische omgeving van de planeet.

Een wiebelige magnetische excentrieke

Planetaire atmosferen over het hele zonnestelsel lekken de ruimte in. Waterstof ontspringt uit Venus om zich bij de zonnewind te voegen, de continue stroom deeltjes die aan de zon ontsnapt. Jupiter en Saturnus stoten klodders van hun elektrisch geladen lucht uit. Zelfs de atmosfeer van de aarde lekt. (Maak je geen zorgen, het zal nog een miljard jaar of zo blijven bestaan.)

De effecten zijn klein op menselijke tijdschalen, maar lang genoeg gegeven, atmosferische ontsnapping kan het lot van een planeet fundamenteel veranderen. Voor een geval in kwestie, kijk naar Mars.

"Mars was vroeger een natte planeet met een dikke atmosfeer, " zei Gina DiBraccio, ruimtefysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center en projectwetenschapper voor de atmosfeer van Mars en vluchtige evolutie, of MAVEN-missie. "Het evolueerde in de loop van de tijd" - 4 miljard jaar lekkage naar de ruimte - "om de droge planeet te worden die we vandaag zien."

Atmosferische ontsnapping wordt aangedreven door een magnetisch veld van een planeet, die het proces zowel kunnen helpen als belemmeren. Wetenschappers geloven dat magnetische velden een planeet kunnen beschermen, het afweren van de atmosfeer-strippende ontploffing van de zonnewind. Maar ze kunnen ook ontsnappingsmogelijkheden creëren, zoals de gigantische bollen die loskomen van Saturnus en Jupiter wanneer magnetische veldlijnen verstrengeld raken. Hoe dan ook, om te begrijpen hoe sferen veranderen, wetenschappers besteden veel aandacht aan magnetisme.

Dat is nog een reden waarom Uranus zo'n mysterie is. De flyby van Voyager 2 in 1986 onthulde hoe magnetisch vreemd de planeet is.

"De structuur, de manier waarop het beweegt ... , " zei DiBraccio, "Uranus staat er echt alleen voor."

In tegenstelling tot alle andere planeten in ons zonnestelsel, Uranus draait bijna perfect op zijn kant - als een varken aan het spit - en voltooit elke 17 uur een vatrol. Zijn magnetische veldas wijst 60 graden weg van die spin-as, zodat de planeet draait, zijn magnetosfeer - de ruimte uitgehouwen door zijn magnetisch veld - wiebelt als een slecht gegooide voetbal. Wetenschappers weten nog steeds niet hoe ze het moeten modelleren.

Deze eigenaardigheid trok DiBraccio en haar co-auteur Dan Gershman, een mede-Goddard-ruimtefysicus, naar het project. Beiden maakten deel uit van een team dat plannen uitwerkte voor een nieuwe missie naar de 'ijsreuzen' Uranus en Neptunus, en ze waren op zoek naar mysteries om op te lossen. Het vreemde magnetische veld van Uranus, meer dan 30 jaar geleden voor het laatst gemeten, leek me een goede plek om te beginnen.

Dus downloadden ze de magnetometermetingen van Voyager 2, die de sterkte en richting van de magnetische velden nabij Uranus bewaakte terwijl het ruimtevaartuig voorbij vloog. Zonder enig idee wat ze zouden vinden, ze zoomden dichterbij dan eerdere studies, elke 1,92 seconden een nieuw datapunt plotten. Vloeiende lijnen maakten plaats voor grillige pieken en dalen. En toen zagen ze het:een kleine zigzag met een groot verhaal.

'Denk je dat dat... een plasmoïde zou kunnen zijn?' Gershman vroeg DiBraccio, de kronkel in het oog krijgen.

Weinig bekend ten tijde van de vlucht van Voyager 2, plasmoïden zijn sindsdien erkend als een belangrijke manier waarop planeten massa verliezen. Deze gigantische bubbels van plasma, of geëlektrificeerd gas, afknijpen van het uiteinde van de magnetotail van een planeet - het deel van zijn magnetische veld dat door de zon wordt teruggeblazen als een windzak. Met voldoende tijd, ontsnappende plasmoïden kunnen de ionen uit de atmosfeer van een planeet afvoeren, de samenstelling ervan fundamenteel veranderen. Ze waren waargenomen op de aarde en andere planeten, maar nog niemand had plasmoïden bij Uranus ontdekt.

DiBraccio liet de gegevens door haar verwerkingspijplijn lopen en de resultaten kwamen schoon terug. "Ik denk dat het zeker is, " ze zei.

De bubbel ontsnapt

De plasmoïde die DiBraccio en Gershman vonden, namen slechts 60 seconden in beslag van de 45 uur durende vlucht van Voyager 2 door Uranus. Het verscheen als een snelle up-down blip in de magnetometergegevens. "Maar als je het in 3D uitzet, het zou op een cilinder lijken, ' zei Gershman.

Door hun resultaten te vergelijken met plasmoïden waargenomen bij Jupiter, Saturnus en Mercurius, ze schatten een cilindrische vorm op minstens 127, 000 mijl (204, 000 kilometer) lang, en tot ongeveer 250, 000 mijl (400, 000 kilometer) breed. Zoals alle planetaire plasmoïden, het zat vol geladen deeltjes - meestal geïoniseerde waterstof, geloven de auteurs.

Lezingen vanuit de plasmoid - terwijl Voyager 2 er doorheen vloog - duidden op de oorsprong ervan. Terwijl sommige plasmoïden een verdraaid intern magnetisch veld hebben, DiBraccio en Gershman observeerden gladde, gesloten magnetische lussen. Dergelijke lusachtige plasmoïden worden typisch gevormd als een draaiende planeet stukjes van zijn atmosfeer de ruimte in slingert. "Centrifugale krachten nemen het over, en de plasmoïde knijpt af, " zei Gershman. Volgens hun schattingen, dergelijke plasmoïden zou tussen 15 en 55% van het atmosferische massaverlies bij Uranus kunnen veroorzaken, een groter aandeel dan ofwel Jupiter of Saturnus. Het is misschien wel de dominante manier waarop Uranus zijn atmosfeer afgeeft aan de ruimte.

Hoe heeft plasmoid-ontsnapping Uranus in de loop van de tijd veranderd? Met slechts één reeks waarnemingen, het is moeilijk te zeggen.

"Stel je voor dat één ruimtevaartuig door deze kamer zou vliegen en zou proberen de hele aarde te karakteriseren, "Zei DiBraccio. "Het is duidelijk dat het je niets zal laten zien over hoe de Sahara of Antarctica eruit zien."

Maar de bevindingen helpen bij het stellen van nieuwe vragen over de planeet. Het resterende mysterie maakt deel uit van de loting. "Daarom hou ik van planetaire wetenschap, "Zei DiBraccio. "Je gaat altijd ergens heen die je niet echt kent."