Los investigadores llegaron a estas conclusiones analizando nuevamente los datos de las mediciones de campos magnéticos y de radiación de partículas energéticas, tomados por el instrumento de partículas cargadas de baja energía, de la sonda Voyager 2 de la NASA, cuando sobrevoló el sistema de Urano en 1986. “No es raro que las mediciones de partículas energéticas sean un precursor para descubrir un mundo oceánico”, comentó Cohen, del APL y autor principal del nuevo estudio.

En el pasado, tipos de datos similares proporcionaron la primera evidencia convincente de que las lunas Europa (Júpiter) y Encelado (Saturno) eran fuentes de partículas y plasma, que probablemente se originaban en océanos líquidos debajo de sus superficies heladas. En el caso de Urano, lo interesante fue que “estas partículas estaban extremadamente confinadas cerca del ecuador magnético de Urano”, señaló Cohen. Las ondas magnéticas dentro del sistema normalmente harían que se extendieran, explicó, pero estas partículas estaban confinadas en el ecuador, entre las lunas Ariel y Miranda.

Después de considerar varias posibles explicaciones, concluyeron que lo más probable es que las partículas provinieran de una luna cercana. El equipo sospecha que las partículas surgen de Ariel y/o Miranda a través de una columna de vapor similar a la que se ve en Encelado o mediante pulverización. “En este momento, se trata de 50-50, ya sea solo uno u otro”, subraya Cohen. “Los datos son consistentes con el potencial muy emocionante de que haya una luna oceánica activa allí”, manifestó. Los resultados del estudio se publicaron recientemente en la revista científica Geophysical Research Letters.

Según informó el blog del telescopio espacial Hubble, que mantienen los científicos de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), el equipo analizó los datos observacionales que le habían proporcionado precisamente este telescopio (operado conjuntamente por la ESA y la NASA). Se complementaron estos datos con nuevas observaciones del telescopio Gemini North, y del Infrared Facility de la NASA, ambos situados en Hawai. Dentro de los planetas, hay tres capas que albergan distintas composiciones de aerosol a distintas alturas. La capa clave que afecta al color es la intermedia, y los científicos advirtieron que la niebla en esta capa es más gruesa en Urano que en Neptuno debido a que el metano, uno de sus componentes principales, condensa las partículas de esta capa de neblina hacia el interior de la atmósfera dentro de una lluvia de nieve. De esta manera, la distribución de estas moléculas varía entre las diferentes capas atmosféricas y genera un cambio en el color.

El artículo publicado en la revista Journal of Geophysical Research a finales de mayo, detalla que añadieron una capa adicional de partículas de hielo de metano a Neptuno a presión de ∼0,2 bar, y descubrieron que un cambio en el color coincide con las propiedades observadas en la atmósfera. Debido a que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que la de Urano, el equipo cree que en Neptuno se agitan de forma más eficiente las partículas de metano en la niebla y producen nieve de metano. La turbulencia elimina más niebla y mantiene la capa de niebla de Neptuno más fina que en Urano, con el efecto visual que se percibe desde la Tierra.

Según el documento, la sonda atmosférica UOP se encargará de realizar “un recorrido orbital de varios años”, con el propósito de obtener información sustancial de los “gigantes de hielo”, denominación que los científicos emplean para referirse a Neptuno y Urano. El comité señaló que están particularmente interesados en estudiar Urano, al que calificaron como “uno de los cuerpos más intrigantes del sistema solar”, debido a “su baja energía interna, dinámica atmosférica activa y campo magnético complejo”, lo que lo convierte en un gran enigma para la ciencia.

Además, reiteraron que la sonda Voyager 2, que se acercó a Urano en un sobrevuelo en 1986, reveló que existe evidencia de “actividad geológica” en sus enormes “lunas de hielo y roca”, las cuales pueden ser “posibles mundos oceánicos”. Ante estos argumentos, los expertos detallaron “los objetivos científicos” del orbitador UOP: estudiará “el origen, el interior y la atmósfera de Urano”, así como su “magnetosfera, satélites y anillos”. También reafirmaron que el UOP permitirá obtener “información básica relevante” sobre exoplanetas de diferentes dimensiones.

Anteriormente, la NASA ha hecho caso a las recomendaciones propuestas por las Academias Nacionales, entre las que destacan dos misiones: la primera fue la recolección de rocas en Marte, la cual se logró por medio del róver Perseverance, y la otra es sobre el estudio de Júpiter y su luna Europa a través de la nave Europa Clipper, cuyo lanzamiento está previsto para el 2024.

El desfile de los planetas colocándose en su lugar ya resulta visible, pero la alineación de los cinco no se completará hasta finales de junio y durará hasta principios de julio. “No siempre tenemos esta oportunidad”, dijo Nichols al portal Live Science. “A veces, son uno o dos en el cielo; muchas veces, no es ninguno”.

The planets are prepping for an epic alignment. Here's how to see it shape up. https://t.co/9Hel0SoQo2

— Live Science (@LiveScience) April 11, 2022

En el firmamento del hemisferio norte, Venus, Saturno y Marte comenzaron a agruparse a fines de marzo. Las personas más al este y al sur de América del Norte podrán observar el fenómeno en las primeras horas de la mañana, mientras que los del noroeste del Pacífico no verán el aumento del cúmulo hasta aproximadamente una hora antes del amanecer. Alrededor del 17 de abril, Júpiter formará una alineación con Venus, Marte y Saturno. La Luna se sumará a ellos el 23 de abril, apareciendo a la derecha y por encima de Saturno, antes de desaparecer de la vista el 29 de abril y reincorporarse de nuevo a partir del 21 de mayo.

Finalmente, a mediados de junio, Mercurio se ubicará junto a los otros cuatro planetas, mientras que la Luna se unirá al grupo el 17 de junio. “Mercurio estará más al este y más abajo, Venus será muy brillante y estará arriba y a la derecha, Marte será naranja al sureste, Júpiter estará en la parte superior derecha y luego Saturno estará en la parte superior derecha de Júpiter, un poco hacia el sur”, precisó Nichols.

“De las misiones anteriores de sondas espaciales, tenemos buenos datos sobre material rico en materia orgánica en otras partes del sistema solar, pero la naturaleza de la materia orgánica en las lunas de Urano no se comprende bien en absoluto”, señala Cartwright. Las imágenes captadas por la Voyager 2 cubren solo un lado de los satélites. Sin embargo, muestran un relieve fascinante. Así, en Miranda y Ariel hay evidencias de un océano subterráneo y en Umbriel se ven grandes cráteres con suelo brillante. Finalmente, Titania y Oberón muestran signos de una actividad tectónica y criovulcanismo.

“Los destellos que obtuvimos de los hemisferios sur de las grandes lunas de Urano con la Voyager 2 son absolutamente fascinantes, en particular los de Ariel y Miranda. Esas lunas son mundos extraños y su estudio tiene el potencial de brindar una nueva perspectiva sobre cómo operan los procesos geológicos en las lunas heladas”, sostiene el astrónomo. En cuanto a las herramientas necesarias para la observación de las lunas, Cartwright opina que la sonda debería de incluir un magnetómetro, cámaras de espectro visible y del infrarrojo, y un espectrómetro. Podría estudiar no solo los propios satélites, sino también los anillos de Urano.

Sin embargo, la cuestión es de tiempo: para aprovecharse de una rara alineación de Neptuno, Urano y Júpiter, que facilitaría considerablemente el vuelo, la sonda tiene que ser lanzada entre los años 2030 y 2034. En ese caso, completará el viaje, de unos 2.900 millones de kilómetros, en 11 años. Es decir, el aparato debe ser diseñado y construido en los próximos 13 años, como mucho. “Urano está muy lejos, a una distancia de entre 2.600 y 3.200 millones de kilómetros de la Tierra, dependiendo de dónde se encuentre. […] Diseñar una nave espacial y un conjunto de instrumentos para viajar al sistema de Urano es ciertamente factible, pero la gran distancia presenta desafíos que deberán ser abordados por cualquier misión que tenga como objetivo explorar las lunas de Urano”, señala Cartwright, al tiempo que espera que la NASA supere los obstáculos.

Tras un nuevo análisis de datos ya existentes sobre las observaciones del planeta en 2002 y 2017, un equipo de investigadores ha dado con una cantidad estadísticamente significativa de los rayos X procedentes de Urano y finalmente ha podido concluir que el planeta también los emite. Su estudio ha sido publicado en la revista ‘JGR Space Physics’. Los datos que evidenciaron las emisiones de este tipo de radiación desde Urano provienen del observatorio espacial de rayos X ‘Chandra’, obtenidos por el espectrómetro de imágenes CCD avanzado (ACIS) el 7 agosto de 2002 y por la cámara de alta resolución (HRC) el 11 y el 12 de noviembre de 2017. Las señales eran muy débiles, pero ahí estaban, descubrieron los científicos.

Ahora, lo que queda por determinar es la fuente de los rayos X identificados. “Curiosamente, nuestros cálculos sugieren que Urano estaba produciendo más rayos X de los que debería en el caso de que el planeta solo estuviera dispersando los rayos X del Sol”, señaló una de las autoras del estudio Affelia Wibisono, de University College de Londres, que se pregunta si hay otros procesos en juego y cuáles son. “¿Son los anillos de Urano fluorescentes como los de Saturno? ¿O podría este mundo olvidado tan a menudo tener auroras de rayos X como Júpiter y la Tierra?”, cuestionó Wibisono al proponer las posibles causas de las emisiones de rayos X de Urano, agregando que para dar una respuesta definitiva se necesitan más observaciones del planeta.

En su estudio, cuyos resultados fueron publicados en la revista ‘Geophysical Research Letters’, descubrieron que la Voyager 2 voló a través de un plasmoide, una burbuja magnética gigante, un hecho que pasó desapercibido hace más de tres décadas.

Los plasmoides, burbujas gigantes de plasma, o gas electrificado, hacen que los planetas pierdan masa, explica la ‘NASA’. Con el tiempo pueden drenar los iones de la atmósfera de un planeta, y de esta manera introducir cambios fundamentales en su composición. Anteriormente ya se habían observado en otros planetas, entre ellos la Tierra, pero nunca en Urano.

Según las estimaciones de los investigadores, plasmoides como los que cruzó Urano podrían representar una pérdida de masa atmosférica de entre el 15 % y el 55 % para el planeta. DiBraccio y Gershman estimaron una forma cilíndrica del plasmoide detectado de al menos 204.000 kilómetros de largo y hasta 400.000 kilómetros de ancho. Al igual que todos los plasmoides planetarios, los autores creen que estaba lleno de partículas cargadas, principalmente hidrógeno ionizado. El descubrimiento ahora plantea nuevas preguntas sobre el entorno magnético de Urano, un planeta que en muchos aspectos puede considerarse único en el sistema solar.

La explicación más habitual es que la inclinación del polo ‘norte’ de Urano, que es de casi el 98º respecto a su posición vertical, es fruto de una colisión con un cuerpo celeste, un choque tan fuerte que habría ‘volcado’ al planeta. Aunque los científicos Zeeve Rogoszinski y Douglas Hamilton no consideran improbable ese escenario, en su reciente artículo publicado en The Astrophysical Journal apuntan a que presenta varias contradicciones. Concretamente se preguntan por qué ninguna de las lunas uránicas tiene la misma inclinación que el planeta, y tampoco entienden muy bien cómo es que los satélites están compuestos o cubiertos de hielo, una característica que no es compatible con una colisión suficientemente fuerte como para hacer inclinar un eje planetario, ya que ese mismo impacto habría generado tanto calor que habría evaporado el hielo de las lunas.

El modelo que elaboraron los dos astrónomos supone que el propio sistema de anillos que tenía Urano desestabilizó al planeta, lo hizo fluctuar y desencadenó un proceso similar al que observamos cuando lanzamos una peonza: una vez puesta en movimiento, una peonza se inclina cada vez más respecto a su eje vertical hasta finalmente quedar tumbada en el suelo, un fenómeno que los físicos llaman precesión. En el séptimo planeta del Sistema Solar, esta precesión del eje de rotación habría coincidido en algún momento con otra que experimentaba la órbita de Urano, y se produjo una resonancia compuesta, la cual podría haber provocado que el planeta se ladeara hasta un máximo del 70º.

Los autores de esta hipótesis sostienen que en todos los hechos descritos hubo una gran contribución del disco circumplanetario. Es cierto que el disco de Urano tal como lo conocemos actualmente no es lo suficientemente grande como para haber desempeñado un papel tan determinante, pero los investigadores pudieron demostrar que hace miles de millones de años el anillo era mucho más grande, al menos tres veces la masa del sistema satelital del planeta. Mediante varias ecuaciones y basándose en el modelo de la ‘peonza’ los estudiosos concluyen: “Aunque raramente podemos generar inclinaciones superiores a 70° y no podemos impulsar inclinaciones más allá de 90°, una colisión posterior con un objeto de aproximadamente 0,5 masas terrestres podría haber provocado que Urano se inclinara entre 70° y 98°”.

Rogoszinski y Hamilton consideran que ambos factores, la resonancia y la colisión, ocurridos de manera consecutiva, podrían ser los responsables de la peculiar posición que presenta actualmente Urano. El modelo ‘híbrido’ que proponen los dos científicos considera más probable que el cuerpo o los cuerpos que impactaron con Urano se acercaran al planeta “en órbitas elípticas inicialmente excéntricas” y también que Urano girara inicialmente mucho más lento de lo que se observa hoy en día.

No obstante, existen varias hipótesis que intentan explicar las diferencias entre esos dos planetas con composición similar de nuestro Sistema Solar, recoge el portal ‘LifeScience’. “Las mediciones de la Voyager muestran que Neptuno emite más del doble de calor de lo que absorbe del sol, mientras que Urano no lo hace”, explica Anthony Del Genio, del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA. Y añade que esto se debe a que “Urano no tiene una significativa fuente de calor interna (…) y no puede generar ningún calor adicional al que obtiene del Sol”, lo cual lo diferencia de Neptuno, así como de Júpiter y Saturno.

En esencia, una fuente interna de altas temperaturas se origina del calor sobrante del nacimiento del sistema solar, en el momento de la formación de los planetas: el calor que se contrajo desde la nebulosa solar primitiva. “La fuente de calor adicional en Neptuno [y Júpiter y Saturno] se debe en gran medida a la contracción gravitacional”, sostiene Joshua Tollefson, de la Universidad de California, Berkeley.

De momento, no hay una explicación clara que indique por qué Urano no cuenta con esa fuente de calor adicional, que sí tiene el otro gigante helado. Podría ser que la diferencia de edad tenga en esto cierta influencia, ya que un planeta más joven sería más cálido. Además, la rapidez y la intensidad de la liberación de calor también dependen de la estructura y composición interior de cada cuerpo celeste, sus capas de nubes, entre otras cosas. Es difícil estimar todos estos componentes, en parte debido a que un año en Neptuno equivale a 165 años terrestres, por lo que los científicos aún no han podido estudiar el planeta durante todo su ciclo estacional, con herramientos modernas, y obtener datos más completos.

Asimismo, los científicos relacionan la fuente interna de calor de Neptuno y su temperatura con otro fenómeno allí observado: fuertes vientos giratorios de hasta 2.414 kilómetros por hora. “Es probable que los vientos [de Neptuno] se generen más profundamente de lo que puede penetrar la luz solar, por lo que posiblemente los produce una combinación de calor interno y rotación”, sugiere Amy Simon, científica para la Investigación de la Atmósfera Planetaria en el Centro de Vuelo Espacial Goddard, de la NASA.

Los vientos de Neptuno y Urano no coinciden: en este último alcanzan solo velocidades de hasta 900 kilómetros por hora, pese a que los dos planetas tienen ciclos de rotación similares. “Nos dice esto que algo es diferente entre ellos: calor parcialmente interno u otra cosa”, estima Simon.

Los anillos de Urano fueron descubiertos en 1977 y, a diferencia de los de su vecino Saturno, son muy pequeños y tenues. El más ancho de ellos mide solo de 20 a 100 kilómetros.

“Son extremadamente estrechos en comparación con los anillos de Saturno. El más ancho, el anillo Épsilon, varía de 20 a 100 kilómetros de ancho, mientras que los de Saturno tienen cientos o decenas de miles de kilómetros de ancho”, explica Edward Molter, de la ‘Universidad de Berkeley’.

Por lo tanto, fue bastante inesperado para los investigadores que los anillos aparecieran en imágenes térmicas que los astrónomos tomaron para explorar la estructura de temperatura de la atmósfera de Urano.

“Nos sorprendió ver los anillos saltar claramente cuando redujimos los datos por primera vez”, confesó el astrónomo Leigh Fletcher, de la Universidad de Leicester (Reino Unido).

Dado que se trataba de una imagen térmica, por primera vez el equipo pudo conocer la temperatura de los anillos: tan solo 77 grados Kelvin (menos 320 dragos Fahrenheit o menos 195 grados Celsius), lo que equivale al punto de ebullición del nitrógeno líquido a la presión atmosférica estándar.

“La temperatura observada es más alta de lo esperado para las partículas de anillo de rotación rápida”, algo que puede significar “la baja inercia térmica de las partículas de anillo” o la lenta velocidad de su rotación, de acuerdo con los resultados del estudio, publicados en ‘The Astronomical Journal’.