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viernes, diciembre 9, 2022
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Los científicos explican por qué Urano y Neptuno son de diferentes colores

Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Infrarrojo de la NASA y el Observatorio Gemini revelan que el exceso de neblina en Urano lo hace más pálido que Neptuno y que las manchas oscuras son causadas por el oscurecimiento de una segunda capa más profunda de nubes/neblina.

Urano y Neptuno. La nave espacial Voyager 2 de la NASA capturó estas vistas de Urano (a la izquierda) y Neptuno (a la derecha) durante sus sobrevuelos de los planetas en la década de 1980. Crédito: NASA/JPL-Caltech/B. Jonsson

Los astrónomos ahora pueden entender por qué los planetas similares Urano y Neptuno son de diferentes colores. Usando observaciones del Telescopio Espacial Hubble, la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA y el telescopio Gemini North, los investigadores han desarrollado un modelo atmosférico único que coincide con las observaciones de ambos planetas. El modelo revela que el exceso de neblina en Urano se acumula en la atmósfera estancada y lenta del planeta y hace que parezca un tono más claro que el de Neptuno. El modelo también revela la presencia de una segunda capa más profunda que, cuando se oscurece, puede dar cuenta de las manchas oscuras en estas atmósferas, como la famosa Gran Mancha Oscura (GDS) observada por la Voyager 2 en 1989.

Neptuno y Urano tienen mucho en común: tienen masas, tamaños y composiciones atmosféricas similares, pero sus apariencias son notablemente diferentes. En longitudes de onda visibles, Neptuno tiene un color claramente más azul que Urano y los astrónomos ahora tienen una explicación de por qué podría ser así.

Una nueva investigación sugiere que una capa de neblina concentrada que existe en ambos planetas es más gruesa en Urano que una capa similar en Neptuno y «blanquea» la apariencia de Urano más que la de Neptuno. Si no hubiera neblina en las atmósferas de Neptuno y Urano, ambos aparecerían casi igualmente azules.

Esta conclusión proviene de un modelo que desarrolló un equipo internacional dirigido por Patrick Irwin, profesor de Física Planetaria en la Universidad de Oxford, para describir las capas de aerosoles en las atmósferas de Neptuno y Urano. Las investigaciones anteriores de las atmósferas superiores de estos planetas se habían centrado en la apariencia de la atmósfera solo en longitudes de onda específicas. Sin embargo, este nuevo modelo, que consta de múltiples capas atmosféricas, coincide con las observaciones de ambos planetas en una amplia gama de longitudes de onda simultáneamente. El nuevo modelo también incluye partículas de neblina en capas más profundas que anteriormente se pensaba que contenían solo nubes de hielo de metano y sulfuro de hidrógeno.

«Este es el primer modelo que se ajusta simultáneamente a las observaciones de la luz solar reflejada desde el ultravioleta hasta las longitudes de onda del infrarrojo cercano», explica el profesor Irwin, autor principal de un artículo que presenta este resultado en el Journal of Geophysical Research: Planets. «También es el primero en explicar la diferencia en el color visible entre Urano y Neptuno».

El modelo del equipo consta de tres capas de aerosoles a diferentes alturas. La capa clave que afecta a los colores es la capa intermedia, que es una capa de partículas de neblina (referida en el artículo como la capa de Aerosol-2) que es más gruesa en Urano que en Neptuno. El equipo sospecha que, en ambos planetas, el hielo de metano se condensa en las partículas de esta capa, arrastrando las partículas más profundamente hacia la atmósfera en una lluvia de nieve de metano. Debido a que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que la de Urano, el equipo cree que la atmósfera de Neptuno es más eficiente para agitar partículas de metano en la capa de neblina y producir esta nieve. Esto elimina más neblina y mantiene la capa de neblina de Neptuno más delgada que la de Urano, lo que hace que Neptuno sea más azul que Urano.

«Esperábamos que el desarrollo de este modelo nos ayudara a comprender las nubes y las neblinas en las atmósferas de los gigantes de hielo», comenta Mike Wong, astrónomo de la Universidad de California, Berkeley, y miembro del equipo detrás de este resultado. «¡Explicar la diferencia de color entre Urano y Neptuno fue una ventaja inesperada!»

Para crear este modelo, el equipo del profesor Irwin analizó un conjunto de observaciones de los planetas que abarcan longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja cercana (de 0,3 a 2,5 micrómetros) tomadas con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA ubicada cerca la cumbre de Maunakea en Hawai’i, y el Telescopio Gemini North, también ubicado en Hawai’i.

Diagrama de las Atmósferas de Urano y Neptuno. Este diagrama muestra tres capas de aerosoles en las atmósferas de Urano y Neptuno, modeladas por un equipo de científicos dirigido por Patrick Irwin. La escala de altura en el diagrama representa la altura por encima del nivel de 10 barras. La capa más profunda (la capa Aerosol-1) es gruesa y se cree que está compuesta por una mezcla de hielo de sulfuro de hidrógeno y partículas producidas por la interacción de las atmósferas de los planetas con la luz solar. La capa clave que afecta a los colores es la capa intermedia, que es una capa de partículas de neblina (referida en el artículo como la capa de Aerosol-2) que es más gruesa en Urano que en Neptuno. El equipo sospecha que, en ambos planetas, el hielo de metano se condensa en las partículas de esta capa, arrastrando las partículas más profundamente hacia la atmósfera en una lluvia de nieve de metano. Debido a que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que la de Urano, el equipo cree que la atmósfera de Neptuno es más eficiente para agitar partículas de metano en la capa de neblina y producir esta nieve. Esto elimina más neblina y mantiene la capa de neblina de Neptuno más delgada que en Urano, lo que significa que el color azul de Neptuno se ve más fuerte. Por encima de estas dos capas hay una capa extendida de neblina (la capa Aerosol-3) similar a la capa debajo pero más tenue. En Neptuno, también se forman grandes partículas de hielo de metano por encima de esta capa. Crédito: Observatorio Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech /B. Jonsson

El modelo también ayuda a explicar las manchas oscuras que ocasionalmente son visibles en Neptuno y más esporádicamente en Urano. Si bien los astrónomos ya eran conscientes de la presencia de manchas oscuras en las atmósferas de ambos planetas, no sabían qué capa de aerosol causaba estas manchas oscuras o por qué los aerosoles en esas capas eran menos reflectantes. La investigación del equipo arroja luz sobre estas preguntas al mostrar que un oscurecimiento de las partículas en la capa más profunda de su modelo produciría manchas oscuras muy similares a las que se ven en Neptuno y ocasionalmente en Urano.

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Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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