سفر به اورانوس: عجیب‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی

اورانوس هفتمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است. اورانوس از نظر شعاع سومین سیاره و از نظر جرم چهارمین سیاره‌ی بزرگ در منظومه‌ی شمسی است. ترکیب اورانوس و نپتون با دو غول گازی دیگر یعنی مشتری و زحلمتفاوت است. به همین دلیل اورانوس و نپتون در دسته‌ی غول‌های یخی قرار می‌گیرند نه غول‌های گازی.

جو اورانوس از نظر ترکیب اصلی هلیوم و هیدروژن مشابه جو زحل و مشتری است اما انواع یخ‌ها از جمله یخ آب، آمونیاک و متان همراه‌با ردپاهایی از هیدروکربن را می‌توان در جو آن پیدا کرد. حداقل دمای اورانوس به منفی ۲۲۴ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد.

اورانوس هم مانند دیگر غول‌های منظومه‌ی شمسی دارای یک سیستم حلقه‌ای و قمرهای متعدد است. سیستم حلقوی اورانوس به‌دلیل انحراف محور چرخش این سیاره، منحصربه‌فرد است. براساس رصدهای زمینی در سال ۲۰۰۷ تغییرات فصلی و افزایش فعالیت آب و هوایی با نزدیک شدن اورانوس به نقطه‌ی اعتدالین (equinox) گزارش شدند. سرعت باد در بعضی مناطق جو اورانوس به ۹۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. نام اورانوس از اسطوره‌ی یونانی به نام خدای آسمان (اورانوس) گرفته شده است.

شکل‌گیری

دو نظریه برای شکل‌گیری سیاره‌ها وجود دارد. نظریه‌ی تجمع هسته اولین و قابل‌قبول‌ترین نظریه در سطح گسترده است که برای سیاره‌های سنگی به واقعیت نزدیک‌تر است. ناپایداری دیسک نظریه‌ی دیگری است که برای غول‌های گازی و یخی به واقعیت نزدیک‌تر است.

نظریه‌ی تجمع هسته

تقریبا ۴.۶ میلیارد سال پیش، منظومه‌ی شمسی ابری از گاز و غبار موسوم به سحابی خورشیدی بود. جاذبه منجر به فروپاشی این ماده و چرخش سریع آن شد و به‌این‌ترتیب خورشید در مرکز این سحابی شکل گرفت.

مواد باقیمانده پس شکل‌گیری خورشید به کمک نیروی جاذبه متراکم شدند. بادهای خورشیدی عناصر سبک‌تر مثلهیدروژن و هلیوم را از مناطق نزدیک به خورشید دور کردند و به‌این‌ترتیب عناصر سنگین نزدیک به خورشید دنیاهای سنگی را تشکیل دادند. از آنجا که بادهای خورشیدی تأثیر کمتری بر عناصر سبک‌تر داشتند، این عناصر غول‌های بزرگی مانند اورانوس را شکل دادند. شهاب‌سنگ‌ها، دنباله‌دارها، سیاره‌ها و قمرها به‌این‌ترتیب شکل گرفتند.

براساس این نظریه در ابتدا، هسته‌ی سنگی اورانوس شکل گرفته است و سپس در اطراف آن هیدروژن، هلیوم و متان متراکم شده و جو این سیاره را تشکیل دادند. حرارت هسته هم آب‌وهوا و دمای اورانوس را کنترل می‌کند.

مدل ناپایداری دیسک

یکی از مشکلات مدل تجمع هسته نیاز به شکل‌گیری سریع غول‌های یخی و گازی است. براساس مدل‌ها، این فرایند به چند میلیون سال زمان نیاز دارد که بسیار طولانی‌تر از به وجود آمدن گازهای سبک در اوایل حیات منظومه‌ی شمسی است. درعین‌حال مدل تجمع هسته با مشکل انتقال روبه‌رو است زیرا سیاره‌های تازه‌ متولدشده، احتمالا در مدت کوتاه‌تری به دور خورشید می‌چرخیده‌اند.

براساس این نظریه ابتدا سیاره‌های بزرگ‌تر منظومه‌ی شمسی آن‌ هم تنها در چند میلیون سال شکل گرفتند زیرا دیسک گازی حول خورشید تنها ۴ تا ۵ میلیون سال دوام آورده است. به‌این‌ترتیب، توده‌های گاز و غبار در اوایل حیات منظومه‌ی شمسی متراکم شدند. این توده‌ها به‌مرورزمان سیاره‌های غول‌آسا را تشکیل دادند. این سیاره‌ها سریع‌تر از مدل تجمع هسته شکل گرفتند به‌طوری‌که سرعت شکل‌گیری بعضی از آن‌ها به چندهزار سال هم می‌رسد.

مدل تجمع سنگریزه

بزرگ‌ترین چالش مدل تجمع هسته، زمان است. براساس پژوهش‌های جدیدتر احتمالا اجرام کوچک‌تر در اندازه‌ی سنگریزه درکنار یکدیگر متراکم شده و با سرعتی ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مدل‌های قبلی سیاره‌های بزرگ را تشکیل داده‌اند. براساس این مدل سنگریزه‌ها می‌توانند کلید حل معمای شکل‌گیری سیاره‌ها باشند.

این مدل برای سیاره‌های بزرگ‌تر محتمل‌تر از دنیاهای سنگی است. بااینکه این نظریه برای غول‌های گازی به واقعیت نزدیک‌تر است اما برای غول‌های یخی مانند اورانوس و نپتون هنوز با ابهاماتی روبه‌رو است.

جوانی خطرناک

به‌طورکلی منظومه‌ی شمسی در اوایل حیات محل برخوردهای شدید بود و اورانوس هم از این خطرها در امان نبوده است. سطح ماه و عطارد شاهدی بر بمباران سنگ‌ها و شهاب‌سنگ‌ها است. اورانوس هم به احتمال زیادی در اوایل حیاتش با یک شبه‌سیاره در اندازه‌ی زمین برخورد کرده است و همین برخورد منجر به انحراف شدید محور آن شده است. به‌طوری‌که نیمی از سال تنها یک قطب آن به سمت خورشید قرار می‌گیرد. اورانوس، احتمالا بزرگ‌ترین غول یخی است که بر اثر این برخورد بخش زیادی از جرم خود را از دست داده است.

ترکیب و خصوصیات فیزیکی

جو سبز آبی اورانوس از ترکیب این سیاره خبر می‌دهد. اورانوس یکی از دو غول یخی با ترکیبی متفاوت از مشتری و زحل است که بیشترین بخش آن از یخ تشکیل شده است. بدون شک اورانوس و نپتون در کل منظومه‌ی شمسی منحصربه‌فرد هستند. بخش زیادی از این غول‌های یخی از یخ آب تشکیل شده است. این در حالی است که بیشترین ترکیب غول‌های گازی را هیدروژن و هلیوم تشکیل می‌دهند.

سطح اورانوس

اورانوس هم مانند دیگر غول‌های گازی فاقد سطح یکپارچه و تعریف‌شده است و جو گازی، یخی و سیال این سیاره تا داخل آن هم توسعه پیدا کرده است.

اورانوس دومین سیاره‌ی متراکم یا چگال در کل منظومه‌ی شمسی است و این یعنی بخش زیادی از ترکیب آن را یخ تشکیل می‌دهد. برخلاف زحل و مشتری که بیشتر از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده‌اند، این عناصر سبک سهم کوچکی در اورانوس دارند. اورانوس میزبان اجزای سنگی است که جرم بعضی از آن‌ها به ۰.۵ تا ۱.۵ برابر جرم زمین هم می‌رسد؛ اما بیشترین بخش این سیاره را یخ آب، متان و آمونیاک تشکیل می‌دهند.

هسته‌ی منجمد

بااینکه اغلب سیاره‌ها هسته‌های مذاب سنگی دارند، مرکز اورانوس از مواد یخی تشکیل شده است. هسته‌ی مایع ۸۰ درصد جرم این سیاره را تشکیل می‌دهد که بیشترین بخش آن از یخ آب متان و آمونیاک است و تا ۲۰ درصد شعاع آن توسعه یافته است. گرمای درونی اورانوس از میزان قابل انتظار ستاره‌شناسان پائین‌تر است. دمای هسته‌ی این سیاره به ۴۹۸۲ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد، به نظر داغ است اما در مقایسه با هسته‌ی دیگر سیاره‌ها کاملا سرد است.

_{نمودار بخش‌های داخلی اورانوس: هسته (سیلیکات، سنگ آهن، نیکلی)، گوشته (آب، امونیاک، یخ‌های متان)، جو (هیدروژن، هلیوم، گازهای متان)، جو خارجی و لایه‌های ابری فوقانی}

اورانوس تنها سیاره‌ای است که نسبت به گرمای دریافتی از خورشید گرمای بیشتری را از هسته‌ی خود آزاد نمی‌کند. می‌توان گفت اورانوس تقریبا هیچ گرمایی را در فضا آزاد نمی‌کند. یک دلیل این مسئله تأثیر برخوردی است که بلافاصله پس از شکل‌گیری این سیاره رخ داده است.

جو و لایه‌های ابری

بیشترین بخش جو اورانوس را یخ تشکیل می‌دهد. از طرفی جهت‌گیری عجیب این سیاره و نحوه‌ی قرار گرفتن آن به سمت خورشید نشان می‌دهد تأثیر هسته‌ی آن بر الگوهای آب‌وهوایی بیشتر از تأثیر خورشید است.

دلیل اصلی رنگ فیروزه‌ای اورانوس وجود گاز متان است این گاز قادر به جذب نور قرمز است. ردپاهایی از هیدروکربن هم در جو اورانوس یافت می‌شود. یخ‌های موجود در جو هم از آب، آمونیاک و احتمالا متان تشکیل شده‌اند. جو اورانوس هم مانند زمین بسته به دما و فشار به چند لایه تقسیم می‌شود. این سیاره هم مانند دیگر غول‌های گازی سطح یکپارچه و سختی ندارد و سطح آن براساس تغییرات فشار جوی تعیین می‌شود.

_{مناطق سبز و آبی نشان می‌دهند قسمت‌های جوی شفاف و قابل نفوذ نور خورشید را نشان می‌دهند. در بخش‌های خاکستری و زرد لایه‌های ابری نور خورشید را منعکس می‌کنند.}

لایه‌ی ترپوسفر درست بالای سطح اورانوس قرار گرفته است؛ غلظت جو در این بخش بیشتر از سایر نقاط است و دمای آن بین منفی ۱۵۳ درجه‌ی سانتی‌گراد تا منفی ۲۱۸ درجه‌ی سانتی‌گراد متغیر است و بخش‌های فوقانی آن سردتر هستند. به‌این‌ترتیب، جو اورانوس سردترین جو موجود در منظومه‌ی شمسی است. لایه‌های ابری در ترپوسفر هم وجود دارد (ابرهای آبی در پایین‌ترین فشارها و ابرهای آمونیوم هیدروسولفید در بالای آن‌ها قرار گرفته‌اند). در لایه‌ی بعدی ابرهای آمونیاک و هیدروژن سولفید قرار می‌گیرند. ابرهای متان هم در آخرین لایه قرار می‌گیرند. ارتفاع ترپوسفر از سطح، ۵۰ کیلومتر است.

تشعشعات خورشیدی و فضایی، دمای استراتوسفر اورانوس را از منفی ۲۱۸ درجه‌ی سانتی‌گراد تا منفی ۱۵۳ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش می‌دهند. استراتوسفر از دودهای متان تشکیل شده است که یکی از دلایل اصلی رنگ‌پریدگی آن است. همچنین آثاری از استیلن و متان هم در این لایه دیده می‌شود. فراوانی هیدروکربن‌ها در جو اورانوس نسبت به دیگر غول‌های گازی کمتر است. استراتوسفر در ارتفاع ۴۰۰۰ کیلومتری سطح اورانوس قرار گرفته است.

دمای ترموسفر و تاج اورانوس هم به ۵۷۷ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. دانشمندان هنوز دلیل این دمای بالا را نمی‌دانند. به‌دلیل فاصله‌ی زیاد اورانوس از خورشید، میزان گرمای دریافتی آن از خورشید برای تولید چنین دماهایی کافی نیست.

لایه‌های ابری

اگرچه این سیاره از دور به‌صورت یکپارچه و هاله‌ای از رنگ آبی به نظر می‌رسد، اما مانند زحل و مشتری دارای نوارهای ابری است. با این تفاوت که این نوارها بسیار باریک و کمرنگ هستند و تنها در تصاویر بهبودیافته دیده می‌شوند.

وقتی وویجر ۲ در سال ۱۹۸۶ به این سیاره رسید تنها موفق به رصد  ۱۰ الگوی ابری روی آن شد. با بهبود فناوری، تصاویر شفاف‌تری از تلسکوپ‌های مستقر در زمین به دست آمد. بادهایی با سرعت ۹۰۰ کیلومتر بر ساعت ابرهای بخش ترپوسفر را جابه‌جا می‌کنند.

چرخش و مدار

اورانوس هر ۸۴ سال به دور خورشید می‌چرخد. فاصله‌ی میانگین اورانوس از خورشید ۲۰ واحد نجومی یا ۳ میلیارد کیلومتر است. تفاوت بین فاصله‌ی ماکزیمم و مینیمم این سیاره از خورشید ۱.۸ واحد نجومی است. شدت تابش نور خورشید و به این سیاره تقریبا ۱/۴۰۰ تابش نور خورشید به زمین است. دوره‌ی چرخش اورانوس به دور خود ۱۷ ساعت است.

برخورد عظیم و انحراف محوری

دلیل انحراف بیش‌ازحد محور اورانوس برخورد آن با یک شبه سیاره در میلیون‌ها سال پیش است. براساس یک بررسی جدید برخورد با یک شبه‌سیاره‌ی بزرگ (که تقریبا دو برابر اندازه‌ی زمین بوده است) منجر به انحراف شدید این سیاره شده است.

اورانوس به چند دلیل سیاره‌ی منحصر‌به‌فردی است. در درجه‌ی اول دارای یک میدان مغناطیسی بسیار عجیب و هوای بسیار سرد است. به طرز شگفت‌انگیزی جو اورانوس پس از برخورد تغییر نکرده است. براساس پژوهش‌های دانشگاه دورهام این جرم بزرگ تنها خراشی روی این سیاره ایجاد کرده و باعث انحراف آن شده است اما تأثیر زیادی بر جو آن نداشته است.

دانشمندان برای درک بهتر تأثیر این برخورد بر تکامل اورانوس از یک ابرکامپیوتر قوی برای شبیه‌سازی برخوردهای عظیم استفاده کردند. این بررسی ثابت می‌کند انحراف قابل‌توجه اورانوس بر اثر برخورد با یک جرم بزرگ به وجود آمده است.

_{دانشمندان از یک شبیه‌سازی دقیق برای اثبات برخورد عظیم اورانوس و انحراف محوری آن استفاده کردند.}

این برخورد می‌تواند دو ویژگی عجیب دیگر را هم درباره‌ی این سیاره توصیف کند. در درجه‌ی اول نشان می‌دهد قمرهای اورانوس چرا و چگونه شکل گرفتند. بر اثر این برخورد سنگ‌ها و یخ‌ها به مدار این سیاره‌ی جوان هدایت شده‌اند و این سنگریزه‌ها بعدها قمرهای اورانوس را تشکیل دادند. سال گذشته یک بررسی مجزا هم به این جنبه از برخورد پرداخت. از طرفی برخورد منجر به ایجاد توده‌های سنگ و یخ داخل سیاره شدند و میدان مغناطیسی آن را منحرف کرده‌اند.

_{تصویر ترکیبی که در سال ۲۰۰۴ با تلسکوپ کک ثبت شده، دو نیم‌کره‌ی اورانوس را نمایش می‌دهد}

محور اورانوس تقریبا موازی با صفحه‌ی منظومه‌ی شمسی است یا دقیق‌تر در زاویه‌ی ۹۷.۷۷ درجه نسبت به آن قرار گرفته است. ازاین‌رو تغییرات فصلی اورانوس کاملا برخلاف سیاره‌های دیگر است. نزدیک به تغییر فصل تنها یک قطب سیاره به سمت خورشید قرار می‌گیرد و فقط یک نوار باریک از استوا چرخه‌ی روز و شب را تجربه می‌کند. در سمت دیگر مدار اورانوس، چرخش قطب‌ها به سمت خورشید معکوس است. هر قطب تقریبا ۴۲ سال نور خورشید و ۴۲ سال تاریکی را تجربه می‌کند.

تغییرات فصلی

در می ۲۰۰۴ برای مدت کوتاهی ابرهای بزرگی در جو اورانوس ظاهر شدند و ظاهر نپتون مانندی به آن دادند. براساس مشاهدات سرعت بادها به ۸۲۰ کیلومتر بر ساعت هم می‌رسیدند. در ۲۳ اوت ۲۰۰۶ پژوهشگرهای مؤسسه‌ی علوم فضایی بولدر کلورادو و دانشگاه ویسکانسین نقطه‌ی تاریکی را روی سطح اورانوس مشاهده کردند که نشان‌دهنده‌ی فعالیت جوی این سیاره بود. دلیل پیدایش این موج ناگهانی هنوز مشخص نیست اما واضح است که انحراف محوری اورانوس و تغییرات فصلی شدید تأثیر زیادی بر چنین شرایطی داشته است. تشخیص ماهیت تغییرات فصلی اورانوس کار دشواری است زیرا داده‌های مناسب درباره‌ی جو اورانوس برای یک سال کامل اورانوسی (۸۴ سال) در دسترس نیستند.

_{انحراف محور اورانوس تقریبا ۹۸ درجه است، درحالی‌که انحراف محور زمین تنها ۲۷ درجه است. براساس مشاهدات وویجر ۲، میدان مغناطیسی این سیاره هم دارای انحراف ۶۰ درجه‌ای است، درحالی‌که میدان مغناطیسی زمین تقریبا منطبق با محور آن است. پوشش مغناطیسی اورانوس مرتب در حال چرخش است این ویژگی در میان سیاره‌ها منحصر‌به‌فرد است در نتیجه اورانوس در معرض تشعشعات خورشیدی قرار می‌گیرد.}

براساس شواهد تغییرات فصلی فیزیکی هم روی اورانوس رخ می‌دهند. اگرچه اورانوس دارای یک منطقه‌ی روشن قطبی است اما قطب شمال این سیاره کاملا تاریک است به همین دلیل با مدل تغییرات فصلی کاملا ناسازگار است.

در اغلب سیاره‌ها استوا بیشترین نور خورشید را دریافت می‌کند که منجر به افزایش گرما و رسیدن حرارت به قطب‌ها می‌شود؛ اما استوای اورانوس به سختی روبه خورشید قرار می‌گیرد؛ بنابراین هوای گرم ابتدا از قطبی سرچشمه می‌گیرد که رو به خورشید قرار دارد و سپس به قطب سردتر می‌رسد. از طرفی رفتار نوارها و ابرهای اورانوس کاملا عادی است. نوارهای این سیاره دقیقا مشابه نوارهای مشتری و زحل به دور آن می‌چرخند و به‌جای نور خورشید گرمای داخلی این سیاره نقش تعیین‌کننده‌ای در آب‌وهوای آن دارد.

قمرها

سیاره‌ی اورانوس دارای ۲۷ قمر است که اغلب آن‌ها تا عصر فضا کشف شده بودند. تمام این قمرها براساس کاراکتر آثار ویلیام شکسپیر و الکساندر پوپ نام‌گذاری شده‌اند. قمرهای اورانوس به سه گروه تقسیم می‌شوند: ۱۳ قمر داخلی، ۵ قمر اصلی و ۹ قمر نامنظم. قمرهای داخلی اجرام کوچک و تاریکی هستند که در بسیاری از ویژگی‌ها با حلقه‌های اورانوس مشترک هستند.

پنج قمر اصلی به اندازه‌ی کافی برای رسیدن به توازن هیدرواستاتیک سنگین هستند و روی چهار عدد از آن‌ها علائمی مثل دره‌های عمیق و فعالیت‌های آتشفشانی مشاهده شده است. بزرگ‌ترین قمر اورانوس تیتانیا با قطر ۱۵۷۸ کیلومتر، هشتمین قمر بزرگ منظومه‌ی شمسی است و جرم آن تقریبا ۱/۲۱ قمر زمین (ماه) است. مدار قمرهای منظم تقریبا هم صفحه با استوای اورانوس (با انحراف محوری ۹۷.۷۷ درجه) هستند؛ اما قمرهای نامنظم مداری بیضوی و تقریبا مایل دارند.

_{اغلب قمرهای اورانوس براساس کاراکترهای شکسپیر نام‌گذاری شده‌اند. میراندا یکی از عجیب‌ترین قمرهای اورانوس است که کاوشگر وویجر ۲ موفق به بازدید از آن شد. صخره‌های میراندا حداقل سه برابر صخره‌های گرند کنیون هستند.}

وقتی وویجر ۲ در ۱۹۸۶ از کنار این سیاره عبور کرد، فصل زمستان بود و نیم کره‌های شمالی تمام قمرها تاریک بودند بنابراین تنها بخشی از نیم کره‌های جنوبی آن‌ها مشخص بود. هیچ فضاپیمایی تا آن زمان به اورانوس نرفته بود اما ستاره‌شناسان به‌مرورزمان و با بهبود فناوری‌ تلسکوپ موفق به کشف قمرهای جدید شدند. در آخرین اکتشافات سال ۲۰۰۳،  قمر‌های ماب، کیوپید و مارگارت تأیید شدند.

اورانوس دارای پنج قمر بزرگ و اصلی است: میراندا، اریل،اومبریل، تیتانیا و اوبرون. قطر این قمرها از ۴۷۲ کیلومتر برای میراندا تا ۱۵۷۸ کیلومتر برای تیتانیا متغیر است. سطح تمام این قمرها تاریک است. اومبریل تاریک‌ترین ماه و اریل روشن‌ترین ماه اورانوس است. به استثنای میراندا که تمام از یخ است، سایر قمرهای بزرگ ترکیبی از یخ و سنگ هستند. یخ میراندا ترکیبی از آمونیاک و کربن دی‌اکسید است. سطح تمام این قمرها هم پر از گودال و حفره است.

ویژگی‌های منحصربه‌فرد

بعضی ویژگی‌های منحصربه‌فرد قمرهای اورانوس عبارت‌اند از:

• میراندا کوچک‌ترین قمر از پنج قمر اصلی این سیاره است و سطح آن با تمام قمرهای منظومه‌ی شمسی متفاوت است. عمق دره‌های این قمر ۱۲ برابر گرند کانیون است.
• اریل روشن‌ترین و احتمالا‌ جوان‌ترین قمر در میان قمرهای اصلی اورانوس است. این قمر دارای چند گودال بزرگ و چند دهانه‌ی کوچک است و این یعنی کمتر تحت تأثیر برخوردها قرار گرفته است.
• اومبریل یکی از قمرهای کهن و تاریک‌ترین قمر از میان پنج قمر اصلی است. این قمر دارای دهانه‌های بزرگ و قدیمی است.
• اوبرون، خارجی‌ترین قمر از پنج قمر اصلی است و علائمی از فعالیت‌های داخلی در آن مشاهده شده است.

حلقه‌ها

حلقه‌های اورانوس ترکیبی از ذرات تاریک با اندازه‌ی بین چند میکرومتر تا یک متر است. سیزده حلقه‌ی مجزا برای اورانوس شناخته شده‌اند که درخشان‌ترین آن حلقه‌ی اپسیلون است. تمام حلقه‌ها به غیر از دو حلقه به‌شدت باریک هستند و عرض آن‌ها تنها به چند کیلومتر می‌رسد. حلقه‌ها‌ی اورانوس کاملا جوان هستند و همراه‌با اورانوس ایجاد نشده‌اند.

ویلیام هرشل وجود احتمالی حلقه‌ها را در سال ۱۷۸۹ اعلام کرد. این دیدگاه کاملا شک‌برانگیز بود زیرا حلقه‌ها کاملا باریک هستند و در دو قرن اخیر هیچ‌کس موفق به رصد آن‌ها نشده بود. بااین‌حال هرشل توصیف دقیقی از اندازه‌ی حلقه‌ی اپسیلون، زاویه‌ی آن نسبت به زمین، رنگ قرمز و تغییرات آن همراه‌با اورانوس ارائه کرد.

سیستم حلقه‌ی اورانوس به‌صورت رسمی در تاریخ ۱۰ مارس ۱۹۷۷ توسط جیمز ال الیوت، ادوارد دبلیو دونهام و جسیکا مینک در رصدخانه‌ی هوایی کویپر کشف شد. این کشف کاملا غیرمنتظره بود؛ هدف آن‌ها بررسی جو اورانوس بود اما با تحلیل مشاهدات متوجه وجود حلقه در اطراف اورانوس شدند و بعدها مجددا چهار حلقه‌ی دیگر را هم کشف کردند. این حلقه‌ها مستقیما توسط وویجر ۲ در سال ۱۹۸۶ ثبت شدند. وویجر دو موفق به کشف دو حلقه‌ی باریک دیگر شد و تعداد کل حلقه‌ها به یازده عدد رسید.

در دسامبر ۲۰۰۵، تلسکوپ فضایی هابل موفق به کشف یک زوج حلقه‌ی دیگر شد. این حلقه‌های جدید در فاصله‌ی دوری نسبت به اورانوس قرار گرفته‌اند؛ ازاین‌رو حلقه‌های خارجی این سیاره هستند. در آوریل ۲۰۰۶ تصاویری از رنگ حلقه‌های خارجی از رصدخانه‌ی کک به دست آمد: خارجی‌ترین حلقه آبی و حلقه‌ی دیگر قرمز است. رنگ دیگر حلقه‌های داخلی اورانوس خاکستری است.

 رصدها و کاوش‌ها

اورانوس هم مانند سیاره‌های دیگر با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است اما به‌دلیل تاریکی و حرکت مداری کند، هرگز توسط رصدکنندگان باستانی به‌عنوان یک سیاره شناخته نشد. ویلیام هرشل کشف این سیاره را در ۱۳ مارس ۱۷۸۱ اعلام کرد. اورانوس اولین سیاره‌ای بود که با تلسکوپ کشف شده بود.

هرشل در ابتدا تصور می‌کرد اورانوس یک دنباله‌دار باشد اما چند روز بعد متوجه حرکت کند آن شد بنابراین فرضیه‌یدنباله‌دار رد شد. حرکت کند اورانوس نشان‌دهنده‌ی فاصله‌ی دور آن از جاذبه‌ی خورشید بود.

_{ویلیام هرشل، کاشف اورانوس}

تا قبل از کشف اورانوس، تنها پنج سیاره‌ی دیگر در منظومه‌ی شمسی شناخته شده بودند: عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل (که با چشم غیرمسلح می‌توان آن‌ها را دید). ستاره‌شناسان قبلا هم چندین مرتبه اورانوس را در آسمان شب دیده بودند اما تنها هرشل با تلسکوپ قوی خود ثابت کرد اورانوس یک ستاره نیست.

 کاوش‌های عصر فضا

در سال ۱۹۸۶ کاوشگر میان‌سیاره‌ای وویجر ۲ به اورانوس رسید. پرواز وویجر در نزدیکی اورانوس تنها کاوش فضایی این سیاره از فاصله‌ی نزدیک بوده است. وویجر ۲ که در سال ۱۹۷۷ پرتاب شد در تاریخ ۲۴ ژانویه‌ی ۱۹۸۶ به نزدیک‌ترین فاصله‌ با اورانوس رسید. این فضاپیما به بررسی ساختار و ترکیب شیمیایی جو اورانوس از جمله آب و هوای منحصربه‌فرد و انحراف محوری ۹۷.۷۷ درجه‌ای آن پرداخت. وویجر به بررسی دقیق پنج قمر اورانوس پرداخت و ده قمر جدید برای آن کشف کرد. همچنین سیستم حلقه‌ای اورانوس را بررسی کرد و دو حلقه‌ی جدید برای آن کشف کرد.

_{گالری تصاویر اورانوس طی کاوش‌های فضایی}

وویجر ۱ قادر به بازدید از اورانوس نبود زیرا بررسی قمر تایتان زحل در اولویت بود. این بررسی وویجر یک را به خارج از صفحه‌ی دایره البروج هدایت می‌کرد و به این صورت مأموریت علمی آن پایان می‌یافت.

امکان ارسال فضاپیمای کاسینی از زحل به اورانوس در طی برنامه‌ریزی توسعه‌ی مأموریت سال ۲۰۰۹  ارزیابی شد اما درنهایت با نابود شدن کاسینی در جو زحل این مأموریت هم رد شد. پیشنهاد کاوشگر و مدارپیمای اورانوس دربررسی علوم سیاره‌ای ۲۰۱۳-۲۰۲۲ مطرح شد. در این طرح، پیشنهاد پرتاب کاوشگر در دهه‌ی ۲۰۲۰-۲۰۳۰ و بررسی ۱۳ ساله‌ی اورانوس مطرح شده است. سازمان فضایی اروپا هم مأموریتی به نام Uranus pathfinder را برای بررسی این سیاره در نظر گرفته است.

هنوز رازهای زیادی درباره‌ی اورانوس و نپتون، هفتمین و هشتمین سیاره‌های منظومه‌ی شمسی وجود دارد اما در دو دهه‌ی آینده همه‌چیز تغییر خواهد کرد. براساس یک بررسی تأییدشده توسط امی سیمون و مارک هافستادر، متخصصان و کارشناسان این دو سیاره و همین‌طور آلن استرن پژوهشگر مأموریت نیو هورایزونز، یک برنامه‌ی بهینه برای بررسی این سیاره‌ها در نظر گرفته شده است.

براساس این بررسی‌ها، انجام پژوهش‌های بیشتر روی اورانوس و نپتون مستلزم دو فضاپیمای مجزا است. هدف مأموریت اورانوس بررسی میدان مغناطیسی، تهیه‌ی جزییات از ترکیب قطبی عجیب آن، بررسی جوی این سیاره، تهیه‌ی جزییات از داخل سیاره و موارد دیگر است. این مقاله‌ها اولین قدم برای تبدیل شدن این مأموریت‌ها به واقعیت هستند. مأموریت‌های پیشنهادی بررسی اورانوس و نپتون در دهه‌ی ۲۰۲۰ و ۲۰۳۰ اجرا خواهند شد.