Un modelo atmosférico unificado para Urano y Neptuno

En un nuevo modelo, tres capas atmosféricas sustanciales parecen consistentes entre los gigantes de hielo.

Nuestra comprensión limitada de Urano y Neptuno proviene en gran parte del sobrevuelo de la sonda Voyager 2 de la NASA.  Crédito: NASA/JPL-Caltech, imagen de dominio público.

Los gigantes de hielo, Urano y Neptuno, son los planetas menos conocidos del Sistema Solar. Siguen siendo los únicos mundos que una nave espacial orbital no ha visitado. Nuestra comprensión limitada de ellos se deriva en gran parte del sobrevuelo de la sonda Voyager 2 de la NASA y las observaciones posteriores con el telescopio espacial Hubble. Sin embargo, los gigantes de hielo pueden ser los más representativos de los planetas extrasolares en nuestra vecindad local.

Por qué estos planetas parecen tan diferentes en color a pesar de tener propiedades físicas muy similares, incluido el perfil de temperatura vertical y la composición atmosférica, es un misterio. Investigaciones anteriores han atribuido el azul más profundo de Neptuno en gran medida al exceso de absorción en el rojo y el infrarrojo cercano del metano atmosférico. Pero los dos planetas siempre han sido tratados de forma independiente a pesar de sus similitudes. Sin un modelo atmosférico completo, las comparaciones directas entre los mundos siguen siendo difíciles.

Irvin et al. intentan llenar este vacío desarrollando un modelo atmosférico único consistente con las observaciones espectrales de ambos planetas. Se ajustan a los espectros del infrarrojo cercano recopilados por el Hubble, así como los telescopios Gemini y la Instalación del Telescopio Infrarrojo (IRTF) de la NASA, en un modelo de aerosol de tres capas.

La capa superior de esta estructura consiste en una neblina resultante de la fotoquímica que involucra componentes atmosféricos desconocidos. Luego, esta neblina se concentra de alguna manera en una capa estable que abarca desde 1 barra hasta aproximadamente 2 barras. Esta capa principal de neblina es aproximadamente el doble de gruesa en Urano que en Neptuno, lo que le da a Urano un color azul claramente más pálido.

Además, en la base de la capa intermedia, las partículas de neblina sirven como núcleos de condensación para el metano atmosférico. Estas partículas de hielo de metano ahora pesadas descienden hasta una profundidad de 5 a 7 bares, donde se calientan lo suficiente como para que el metano se evapore. En esta capa más profunda, las partículas de neblina que sobreviven se convierten en sitios de nucleación para otra ronda de condensación, esta vez con sulfuro de hidrógeno.

Este modelo combinado refleja las similitudes significativas que parecen existir entre los planetas gigantes de hielo. Sin embargo, gran parte del mecanismo y sus moléculas constituyentes siguen siendo desconocidos. Es probable que este problema persista hasta la llegada de un orbitador de Urano, cuyo desarrollo ha sido identificado como un objetivo principal en la encuesta decenal de ciencia planetaria más reciente. 

Revista de Investigación Geofísica: Planetas,  https://doi.org/10.1029/2022JE007189, 2022).

Artículo original: Rehnberg, Morgan. A unified atmospheric model for Uranus and Neptune, Eos, 103, https://doi. Org/10. 1029/2022eo220369. Published on 1 August 2022.

Texto © 2022. AGU. CC BY-NC-ND 3.0.

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