Durante generaciones, los carteles escolares han ordenado el Sistema Solar en casillas ordenadas: cuatro pequeños planetas rocosos cerca del Sol, dos enormes planetas gaseosos más alejados y, en el borde, un par de “gigantes helados” –Urano y Neptuno– llenos de agua, amoníaco y metano. Un nuevo estudio suizo publicado en Astronomy & Astrophysics pone en entredicho esta última clasificación.
Utilizando un nuevo modelo de interior, investigadores de la Universidad de Zúrich argumentan que Urano y Neptuno podrían ser mucho más rocosos de lo que sugieren esos carteles. En muchas soluciones válidas, los planetas son tan compatibles con interiores ricos en rocas como con la imagen clásica de una rica capa de hielo.
“Tanto Urano como Neptuno podrían ser gigantes rocosos o gigantes de hielo, dependiendo de las suposiciones del modelo”, afirmó Ravit Helled, profesor de la Universidad de Astrofísica y uno de los investigadores participantes. “Los datos actuales son insuficientes para distinguirlos, por lo que necesitamos misiones dedicadas a Urano y Neptuno que puedan revelar su verdadera naturaleza”.
Lo que creíamos saber sobre los gigantes de hielo
Urano y Neptuno están lejos del Sol y son mucho más pequeños que Júpiter y Saturno. Por ello, se les ha asignado un grupo aparte. Los diagramas estándar los muestran con gruesos mantos de “hielos planetarios” —principalmente agua, además de amoníaco y metano— sobre un núcleo rocoso, envueltos en una atmósfera ligera que contiene hidrógeno, helio y un poco de gas metano, lo que les da su color azul.
El problema es que nadie ha visto nunca el interior de ninguno de los dos planetas. La Voyager 2 sobrevoló Urano en 1986 y Neptuno en 1989, midiendo la gravedad y los campos magnéticos durante breves sobrevuelos, y luego continuó su camino. Nunca ha habido un orbitador que cartografíe sus interiores en detalle. Así que todo lo que hay bajo las nubes proviene de modelos informáticos que intentan coincidir con un conjunto limitado de observaciones.
“La clasificación de gigantes de hielo es demasiado simplificada, ya que Urano y Neptuno aún se comprenden mal”, afirmó Luca Morf, estudiante de doctorado de la Universidad de Zúrich y autor principal del estudio. “Los modelos basados en la física se basaban demasiado en suposiciones, mientras que los modelos empíricos son demasiado simplistas. Combinamos ambos enfoques para obtener modelos internos que son a la vez ‘agnósticos’ o imparciales y, sin embargo, físicamente consistentes”.
Morf y Helled se propusieron construir modelos interiores “agnósticos”, es decir, que no prejuzguen cuánta roca o agua contienen los planetas.
Su método comienza con numerosos perfiles de densidad aleatorios y diferentes para el interior de Urano y Neptuno. Para cada planeta de prueba, calculan el campo gravitatorio y plantean una serie de preguntas: ¿Se encuentra este interior en equilibrio hidrostático o alguna capa se comporta de forma poco realista? ¿Coincide su gravedad con los valores inferidos de la Voyager 2 y otras observaciones? ¿Se mantienen la temperatura y la composición dentro de rangos plausibles para mezclas de hidrógeno, helio, agua y roca bajo enormes presiones?
Los modelos que no superan estas comprobaciones se descartan o se ajustan. Los modelos que superan la prueba forman una familia de posibles interiores que se ajustan a los datos reales. Una vez completadas las simulaciones, la sorpresa no fue que Urano y Neptuno pudieran ser ricos en hielo, sino la gran posibilidad de encontrar interiores con gran densidad de rocas.
Una vez que los cálculos convergieron, los resultados sorprendieron incluso a los investigadores. El rango de posibles estructuras internas es amplio.
Para Urano, los modelos aceptables abarcan relaciones de masa roca-agua desde aproximadamente 0,04 hasta casi cuatro, una diferencia de cien veces. El rango de Neptuno varía desde aproximadamente 0,20 hasta casi 1,8.
En el extremo inferior de estos rangos, los planetas parecen gigantes de hielo clásicos, con gruesos mantos ricos en agua y algo de roca. En el extremo superior, la roca predomina en el interior. El agua y otros “hielos” forman una capa más delgada de lo que sugieren los libros de texto.
La Universidad de Zúrich enfatiza que el equipo no afirma que Urano y Neptuno sean gigantes rocosos. En cambio, el estudio muestra que tanto las versiones ricas en rocas como las ricas en hielo coinciden con los datos actuales. La antigua suposición de que deben estar fuertemente dominados por hielo ya no es la única opción. Esta idea encaja con un patrón emergente. Los trabajos sobre el planeta enano Plutón, por ejemplo, apuntan a un cuerpo con mayor predominancia rocosa de lo que sugerían los primeros bocetos “helados”. ¿Podría este último hallazgo suponer otra sorpresa para los mapas del Sistema Solar? Quizás, pero la prueba definitiva es contar con más orbitadores analizando estos mundos, aunque eso podría llevar muchos años.
Fuente: ZME Science.