Ubicado en el borde del sistema solar, Neptuno es un octavo planeta que no se puede ignorar. Es el tercer mundo más masivo del sistema solar, pero aún es invisible a simple vista. Necesitas un telescopio para verlo. Aun así, es sólo un pequeño disco de color azul verdoso pálido. Los astrónomos lo marcan con el símbolo ♆.
Pero este distante gigante de hielo es más que un simple punto en el cielo. Este es un lugar extremo. Sus vientos son los más rápidos del sistema solar. El calor se siente desde el interior. El descubrimiento fue una combinación de física difícil y conjeturas descabelladas.
Esto es lo que sabemos sobre el último gran planeta.
Información detrás de la canica azul
Neptuno está muy lejos. Está muy lejos. La distancia media al sol es de unos 4.500 millones de kilómetros. Esto es 30,1 unidades astronómicas (AU). AU es la distancia de la Tierra al Sol. Por lo tanto, la luz del Sol tarda varias horas en llegar a Neptuno.
Debido a esta distancia, su órbita parece casi perfectamente circular. La excentricidad es sólo 0,0086. Esto significa que su distancia al Sol cambia muy poco a lo largo de un largo año. Un año de Neptuno dura 164,79 años terrestres. Es mucho tiempo para estar frío y oscuro.
El planeta está inclinado 28,3 grados alrededor de su eje. Esto corresponde a la inclinación de la Tierra de 23,5 grados. Esto significa que Neptuno tiene estaciones. Los largos. Cada estación dura más de 40 años en la Tierra.
El campo magnético del planeta es extraño. Está inclinado 46,8 grados desde el eje de rotación. También está aproximadamente a medio radio del centro del planeta. Esto provoca que se altere el campo magnético. No parece el bien ordenado dipolo norte-sur de la Tierra.
¿Cómo se descubrió Neptuno?
El descubrimiento de Neptuno no fue casualidad. Fue descubierto a través de las matemáticas.
En 1846, los astrónomos notaron que Urano no se movía como se esperaba. Su órbita se tambaleó. Sospechaban que otro planeta lo estaba atrayendo. Utilizaron la física newtoniana para calcular la ubicación del planeta oculto.
Este cálculo se basó en un esquema numerológico que luego resultó infundado. Sin embargo, la predicción fue correcta. Johann Gottfried Galle apuntó su telescopio al lugar previsto. Estaba Neptuno.
Es el primer planeta descubierto mediante predicción matemática. También es el segundo planeta descubierto por el telescopio. Urano fue el primero.
Este descubrimiento es un triunfo de la ciencia. Esto demuestra que el sistema solar es predecible. Demuestra que las matemáticas pueden encontrar lo invisible.
Tamaño, masa y composición
Neptuno es enorme. El radio del ecuador es de 24.764 kilómetros. Su radio polar es de 24.340 kilómetros. Tiene aproximadamente cuatro veces el tamaño de la Tierra. Sin embargo, es más pequeño que Urano. Urano tiene un gran diámetro.
Sin embargo, Neptuno es más denso. La densidad media es de 1,64 g/cm3. Urano mide 1,27 g/cm³. Neptuno es más masivo. Su masa es 17 veces la masa de la Tierra. Urano tiene 14,5.
¿De qué está hecho Neptuno? No es un gigante gaseoso como Júpiter. Es un gigante de hielo. Tiene un núcleo rocoso. Está rodeado por una gruesa capa de agua, amoníaco y hielo de metano. Encima hay una atmósfera de hidrógeno y helio.
No hay ninguna superficie sólida. Si intentas aterrizar en Neptuno, te hundirías. La presión te aplastaría. La temperatura te congelaría.
El principal componente de la atmósfera es el hidrógeno. El helio constituye sólo una pequeña parte. El metano le da a Neptuno su color azul. El metano absorbe la luz roja. Refleja la luz azul. Por eso Neptuno se ve azul.
Fuente de calor
Neptuno está muy lejos del sol. Casi no recibe luz solar. Menos de la mitad que Urano. Se espera que sea más frío que Urano.
No lo es.
Neptuno es un poco más cálido que Urano. ¿Por qué?
Tiene una fuente de calor interna. El planeta irradia más calor del que recibe del sol. El calor viene de dentro. Quizás sea por el lento colapso del planeta. Quizás por la diferenciación de materiales. Probablemente se deba a la desintegración de elementos radiactivos.
No lo sabemos con seguridad. Pero el calor es importante. Impulsa el clima.
El viento
Neptuno tiene los vientos más rápidos del sistema solar. Su velocidad del viento supera los 2000 km/h. Es cinco veces más rápido que los huracanes más fuertes de la Tierra.
Los vientos son causados
El poder oculto de #Neptuno: por qué el gigante azul traiciona al sol
Nos gusta pensar que entendemos los confines de nuestro sistema solar. Hemos mapeado el gigante gaseoso, estudiado sus lunas e incluso enviado sondas para estudiar su atmósfera. Pero Neptuno es diferente. Este es un planeta donde los secretos se guardan y se revelan sólo en pedazos.
Antes del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989, no sabíamos casi nada. Sólo se habían avistado dos lunas desde la Tierra. ¿Los anillos? Fantasmas no confirmados. Este breve sobrevuelo produjo un período de giro, un campo magnético y una magnetosfera. Desde entonces, la tecnología de la Tierra se ha puesto al día y ha llenado el vacío. ¿Pero cuáles son los hechos clave? Siguen surgiendo de ese breve encuentro.
La geometría de un largo año
La órbita de Neptuno es un avance lento y deliberado. Se necesitan 164,79 años para orbitar alrededor del sol. solo completó una vuelta en septiembre de 1846. Esto significa que los astrónomos continuarán perfeccionando los cálculos matemáticos del tamaño y la forma de su órbita hasta bien entrado el siglo XXI. Este es un trabajo en progreso que probablemente continuará durante décadas.
La Voyager 2 elevó ligeramente la distancia estimada al Sol. Actualmente, se cree que la distancia es de unos 4.500 millones de kilómetros (2.800 millones de millas). Está muy lejos. Sin embargo, su órbita es muy circular. Tiene una excentricidad de 0,0086, lo que lo convierte en el segundo planeta más redondo de todos los planetas. Sólo Venus puede vencerlo.
Esta redondez es importante. Esto significa que las estaciones de Neptuno son estables y no caóticas. Su eje está inclinado 29,6 grados, más inclinado que los 23,4 grados de la Tierra. Esta inclinación determina las estaciones, pero debido a que su órbita es circular, no nos castiga por el invierno cuando se aleja del sol. Cada temporada dura unos 41 años. Igual. Previsible. Inflexible.
El misterio del tamaño, la densidad y la masa.
¿El período de rotación de Neptuno? 16.11 horas. No lo vimos girar. lo escuchamos. La Voyager 2 recibió pulsos de radio asociados con campos magnéticos. Debido a que el campo magnético está incrustado en su interior, los pulsos de radio nos dicen qué tan rápido gira el núcleo.
El planeta es grande, pero no tanto como parece. A un nivel de presión de 1 bar (presión al nivel del mar de la Tierra), tiene un diámetro de 49.528 kilómetros (30.775 millas). Es sólo un 3% más pequeño que Urano. Sin embargo, Neptuno fue aplastado. Aplana la varilla con un giro rápido. Los polos tienen 848 kilómetros (527 millas) de diámetro más cortos que el ecuador.
Su tamaño sugiere que Urano es más grande. Misa dice lo contrario. Neptuno es aún más denso. 1,64 g/cm3 en comparación con los 1,3 g/cm3 de Urano. La densidad adicional aumenta la masa de Neptuno en un 18%. Es un mundo más compacto y pesado dentro de un caparazón similar.
Propiedades químicas del color azul.
Miremos a Neptuno a través de un telescopio. Es de un azul brillante y claro. Urano es de color azul verdoso claro. ¿Por qué la diferencia? Ambas atmósferas están dominadas por hidrógeno y helio, 98% a 1 bar. ¿descansar? metano.
El hidrógeno y el helio son invisibles. El metano consume luz. Se alimenta de longitudes de onda rojas. La luz del sol rebota en las nubes de Neptuno y pierde su espectro de color rojo. Sólo queda el azul. Física sencilla.
Pero, ¿por qué el azul de Neptuno es brillante? Urano también tiene metano, pero parece más oscuro. ¿Una teoría prometedora? Gas atmosférico desconocido. Algo en la nebulosa de Neptuno dispersa la luz de diferentes maneras. No sé qué es todavía.
Cálido por la fría oscuridad
Aquí es donde Neptuno se vuelve extraño. La distribución de la temperatura de la atmósfera es contradictoria.
A una presión de 0,1 bar, la temperatura es de unos fríos 50 Kelvin (-370 °F / -223 °C). Pero sube. Deja ir la presión. La temperatura sube rápidamente. A 2.000 kilómetros por encima del nivel de 1 bar y a 1/10 mil millonésima parte de un bar, la temperatura alcanza los 750 K (890 °F / 480 °C). Todavía hace calor allí. Uniforme. Estable.
¿Bajar? Hace más calor. Hace más calor. Cerca del centro, la presión alcanza los 5 megabares.
Las temperaturas suben a 7.000 K (12.000 °F / 6.700 °C).
Sin embargo, el verdadero problema es el equilibrio energético.
Neptuno está más de un 50% más lejos del Sol que Urano.
Menos de la mitad de la cantidad de luz solar. Sin embargo, su temperatura efectiva (la temperatura de una esfera no reflectante que irradia la misma energía) es 59,3 K (-353 °F / -214 °C), aproximadamente la misma que la de Urano.
Reflejan la misma cantidad de luz solar. Por tanto, absorbe la misma cantidad. Entonces, ¿por qué Neptuno emite más calor?
Porque hace lo suyo.
Neptuno emite más del doble de energía de la que recibe. El calor viene de dentro. ¿Urano? Casi no hay fugas. ¿Por qué? No entiendo. Este es un proceso que no entendemos completamente. Sigue siendo un misterio enterrado.
El viento que rompe las reglas
La temperatura tampoco es uniforme en el plano horizontal. En el nivel de una barra, la temperatura promedio es de 74 K (-326 °F / -199 °C). El ecuador y las regiones polares son varios grados más cálidos que las latitudes medias. Esto indica movimiento vertical. El aire asciende en latitudes medias y desciende en los polos y regiones ecuatoriales. Este flujo puede extenderse a la atmósfera.
Está horizontal cerca de la cima de la nube. Flujo zonal. El viento sopla de este a oeste a lo largo de las latitudes. El tiempo sigue igual. Previsible.
Pero este no es el caso.
La velocidad del viento de Neptuno es muy rápida. En la latitud 70 sur, la velocidad del viento del este (directo, giratorio) es de 100 metros/s (360 km/h). Pero ¿qué pasa con los 20 grados de latitud sur? Los vientos del oeste (atrás, opuestos) soplan a 700 metros por segundo (2.520 km/h).
Es más rápido que cualquier otro viento del sistema solar. Velocidad supersónica.
¿Por qué tan violento? El calor interno lo hace funcionar. Urano es frío, silencioso y gira lentamente. Neptuno es caluroso e inquieto, y las tormentas azotan la tierra.
La información se explica por sí misma. Este planeta es muy activo. Lleno de energía. Urano tiene un estilo de vida diferente. ¿Pero qué pasa con la mecánica? Todavía está escondido.
Hay números. diámetro. temperatura. El viento acelera. Sabemos cuánto duran las estaciones. Sabemos lo pesado que es el núcleo. Sin embargo, no se sabe por qué queda atrapado el calor. No sabemos qué hace que el azul sea tan brillante. No sabemos qué está impulsando el motor.
La Voyager 2 nos dio el mapa. ¿Pero el territorio? Aún sin cartografiar.
La tormenta que desaparece de Neptuno
La atmósfera de Neptuno es un lugar violento. Los fuertes vientos y una gran cantidad de calor interno que se escapa pueden ser la fuerza impulsora detrás de la turbulencia observada en el sobrevuelo de la Voyager 2. En el hemisferio sur, dos grandes óvalos negros dominan la vista.
La más grande se llama Gran Mancha Oscura. Parece la sombra de la Gran Mancha Roja de Júpiter. Son similares en latitud y forma. También tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra. No es sólo una vista bonita. Aquí los científicos miden las velocidades del viento más altas del sistema solar.
La Mancha Roja de Júpiter ha sido visible desde la Tierra durante más de 150 años. Los científicos creen que las manchas oscuras de Neptuno también permanecerán. Estaban equivocados.
En 1991, dos años después del acercamiento de la Voyager, el Telescopio Espacial Hubble descubrió que había desaparecido. La mancha había desaparecido. Luego, en 1994, apareció una nueva mancha oscura en el hemisferio norte. Tiene aproximadamente el mismo tamaño que el primero. Las tormentas aquí no se quedan quietas. Se mueven. Ellos cambian. Desaparecen.
Las nubes brillantes en las imágenes de la Voyager tienen una vida más corta. Podrían ser nubes de hielo de metano. Las fuertes corrientes ascendentes empujaron bolsas de gas metano hacia la atmósfera. Allí el aire es más frío. El gas se condensa formando cristales de hielo. Formaban nubes que duraban sólo mientras el viento las sostenía.
Las tormentas de Neptuno no duran mucho. No tiene la estabilidad a largo plazo característica de Júpiter.
Esto plantea dudas sobre la estabilidad del planeta. ¿Por qué las tormentas duran siglos en un mundo, mientras que en otro las arrojan en años? La respuesta está en la energía. Neptuno irradia calor internamente. Ese calor alimenta los vientos. Los vientos destrozan la atmósfera. Las tormentas son temporales. El planeta no lo es.
La Gran Mancha Oscura ha desaparecido. La mancha norte también puede desaparecer. Los vemos. Los rastreamos. Ya son diferentes. La atmósfera está cambiando. Caen cristales de hielo. El viento sigue soplando.
Las nubes de Neptuno hacen algo que ningún otro planeta gigante ha hecho jamás. Crean sombras.
Nubes altas y escasas flotan sobre nubes más espesas y continuas. La capa superior puede estar formada por cristales de hielo de metano que flotan entre 50 y 60 millas por encima de la capa de nubes principal. La capa inferior puede contener amoníaco y hielo de sulfuro de hidrógeno. A profundidades donde la presión supera los 100 bares, se pueden formar nubes de hielo de agua. Pero la Voyager 2 no pudo verlos. Sólo podemos adivinar lo que hay en base a los compuestos de azufre y nitrógeno.
¿Por qué se rompe el campo magnético de Neptuno?
El campo magnético de Neptuno es extraño. Se produce internamente, la Voyager 2 lo descubrió en 1989, y está esencialmente roto en comparación con lo que podríamos esperar de un planeta.
La mayoría de los planetas tienen campos dipolares como barras magnéticas. Así funciona la Tierra. Lo mismo ocurre con Júpiter y Saturno. Su campo magnético está centrado y a menos de 12 grados del eje de rotación. Una brújula en la Tierra apunta al norte.
La brújula de Neptuno apunta al sur.
Polaridad inversa. Pero lo realmente impactante es la inclinación. El campo magnético de Neptuno está inclinado 47 grados con respecto a su eje de rotación. Urano es aún peor, a 59 grados. Y ninguno de los campos magnéticos se encuentra en el núcleo del planeta.
El centro magnético de Neptuno está desplazado en un 55 por ciento del radio del planeta. Esto significa que la fuente del campo está más cerca de la cima de la nube que del centro del planeta. Los científicos creen que esto significa que no se genera un campo magnético en un núcleo similar a la Tierra basado en un núcleo de hierro líquido. Probablemente se formó en las capas superiores del interior del planeta.
Esto crea una magnetosfera en forma de manzana que se aplana en el lado que da al Sol y se estira formando una larga cola por el viento solar que se aleja del Sol. El viento solar es una corriente de partículas cargadas emitidas por el sol. Distorsiona la burbuja magnética de Neptuno.
¿El resultado? Una magnetosfera casi vacía.
El campo magnético está tan sesgado que las partículas cargadas atraviesan las lunas de Neptuno, provocando que suenen repetidamente. Las lunas y los anillos absorben la mayoría de los protones y electrones. La magnetosfera de Neptuno contiene menos partículas cargadas por unidad de volumen que cualquier otro planeta gigante.
Cuando las partículas se acercan al polo magnético, chocan contra la atmósfera. Chocan con el gas y emiten fluorescencia. Esto provoca la aurora. Son reales. Son clásicos. También son débiles.
¿Qué hay dentro del planeta gigante?
Neptuno es el más denso de los planetas gigantes. Su densidad media es ligeramente inferior al 30% de la de la Tierra, pero es la más alta entre los gigantes gaseosos. Esto sugiere que el interior de Neptuno tiene una mayor proporción de hielo y roca fundida.
¿Pero cómo se distribuyen esas rocas?
Los datos de la Voyager 2 sugieren que un modelo en capas no es apropiado. Si Neptuno tuviera un núcleo rocoso distinto rodeado por un núcleo externo de metano, amoníaco y agua fundidos, Neptuno giraría más rápido. La rotación medida fue de 16,11 horas. Esto es aproximadamente una hora más lento de lo previsto en el modelo en capas.
Por lo tanto, es posible que los compuestos más pesados no estén centrados. Podrán estar repartidos uniformemente por todo el interior.
En este sentido, Neptuno se parece más a Urano que a Júpiter o Saturno. Ambos gigantes de hielo parecen tener interiores mixtos en lugar de capas separadas.
¿Por qué Urano es frío y Neptuno cálido?
Neptuno irradia más calor desde su interior del que recibe del Sol. Urano no lo hace.
¿Significa esto que el centro de Neptuno está más caliente? Tal vez. Pero puede que sea simplemente aislamiento.
La atmósfera profunda de Urano puede tener múltiples capas estratificadas. Estas capas atrapan el calor interno y evitan que se escape. El calor de Neptuno se escapa fácilmente.
A medida que Urano se acerca a su equinoccio, las imágenes de la Tierra muestran que su atmósfera se vuelve cada vez más activa. El sol comienza a iluminar directamente las regiones ecuatoriales. Esto sugiere que la actividad atmosférica de Urano y Neptuno está impulsada más por la radiación solar que por el calor interno.
El calor interno no es tan importante como la luz exterior.
El interior sigue siendo un misterio. Tiene densidad. Tenemos la rotación. Tenemos un caos magnético. Sin embargo, la distribución de la roca y el hielo sigue siendo motivo de especulación. La trampa de calor sigue siendo una teoría.
Sabemos lo que hacen las nubes. Sabemos cómo gira el campo magnético. No sabemos cómo se mantiene unido el planeta.
La historia estándar de la formación de nuestro sistema solar se conoce como “el modelo de Niza”, llamado así por la ciudad francesa donde los astrónomos dibujaron por primera vez el sistema solar. Pinta una imagen muy diferente del sistema solar primitivo de la que vemos hoy.
En aquella época, cuatro planetas gigantes gaseosos estaban agrupados cerca del Sol: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Orbitaban entre 5 y 17 unidades astronómicas (UA). En contexto, 1 UA es simplemente la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, que es de unos 150 millones de kilómetros.
No sólo pasan el rato. Están fijados en resonancia orbital precisa.
Piénsalo como funciona un reloj. Si Neptuno y Urano estuvieran en resonancia 3:4, Urano haría cuatro revoluciones por cada revolución que hace Neptuno alrededor del Sol. Es una danza rítmica constante.
Pero bailaron sobre un suelo hecho de escombros.
Los planetas orbitan en discos de planetesimales gigantes, que son pequeños restos rocosos del nacimiento del sistema solar. Hay cientos de estos objetos, algunos del tamaño de Plutón. La gravedad es un vecino molesto. Estos planetesimales tiran del planeta y lo dejan fuera de resonancia.
La pista se vuelve rara. Se vuelven inestables. Y se vuelven inestables.
Esta inestabilidad provocó una migración a gran escala. Saturno, Urano y Neptuno se desplazaron hacia afuera, alcanzando sus distantes posiciones actuales. En algunas simulaciones por ordenador, Urano y Neptuno incluso cambian completamente de lugar. Al mismo tiempo, Júpiter también se mueve ligeramente hacia adentro.
Las consecuencias serían catastróficas para el sistema solar interior. La caótica expansión del disco planetario envió una lluvia de rocas hacia el interior. Esto provocó el Bombardeo Intenso Tardío, un impacto violento en el planeta rocoso hace unos 4 mil millones de años.
La mayor parte del disco fue arrastrado. Pequeños trozos de escombros cayeron en el cinturón de Kuiper. Algunos planetesimales fueron capturados por la gravedad de Neptuno y se convirtieron en asteroides troyanos.
Anillos y lunas de Neptuno
Hoy, Neptuno es un mundo con al menos 16 lunas y seis anillos estrechos.
Estos anillos no son bandas sólidas. Están formados por innumerables partículas diminutas, cada una de las cuales es como una luna diminuta en sí misma.
Las cuatro lunas más internas orbitan dentro de este sistema de anillos. Son más que simples pasajeros. Interactúan con las partículas del anillo a través de la gravedad. Sin ellos, los anillos se expandirían y desaparecerían. Actúan como pastores, manteniendo el material confinado y visible.
Antes del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989, los mapas del sistema Neptuno eran muy escasos. Conocemos dos nombres: Tritón y Nereida. Descubierto en 1846, Tritón es una criatura gigantesca del tamaño de la luna. Domina la escena y es más de seis veces más grande que la segunda luna más grande, Proteo. Cien años después, la Nereida, encontrada en placas fotográficas en 1949, parecía fantasmal en comparación.
La práctica de nombrar es una mitología griega estándar, a menudo asociada con Proteo y las aguas. Pero la física aquí desafía las expectativas estándar. Tritón es el único gran satélite del sistema solar que orbita en órbita retrógrada. Mientras que la mayoría de los satélites grandes están inclinados dentro de los 5 grados del ecuador, la órbita de Tritón está invertida e inclinada más de 157 grados. Las nereidas son igualmente excéntricas. Su órbita es muy larga y su punto más lejano está casi siete veces más lejos de Neptuno que su punto más cercano. Incluso en su punto más cercano, Nereida está cuatro veces más lejos que Tritón.
Grupos internos
La Voyager 2 lo cambió todo. Su aproximación reveló seis lunas previamente desconocidas. No son parias. Son satélites ordinarios. Siguen una trayectoria prógrada, casi circular, cerca del plano ecuatorial de Neptuno. Todos menos uno orbitan más cerca que Tritón.
Luego, en 2002 y 2003, los telescopios de la Tierra captaron cinco huéspedes diminutos más. Estos son satélites irregulares. Son pequeños, con un radio estimado de 15 a 30 kilómetros (9 a 18 millas). Sus órbitas son muy excéntricas y tienen ángulos pronunciados con respecto al ecuador. Tres de ellos también pueden orbitar hacia atrás. Permanecen en la fría oscuridad, a entre 15 y 48 millones de kilómetros de Neptuno, mucho más allá del alcance de Tritón.
Luego está Hipocampo. El radio del satélite, descubierto en 2013 con las imágenes del telescopio espacial Hubble, es pequeño, sólo unos 9 kilómetros. Este no fue un hallazgo nuevo en espíritu. Los astrónomos rastrearon su firma en datos archivados del Hubble en 2004. Se deslizó entre Larissa y Proteus, dos lunas catalogadas por la Voyager.
Las características de estos satélites son muy precisas, pero todos son diferentes. Naiad, Thalassa, Despina, Galatea y Larissa agarran a Neptuno. Su radio orbital varía de 48.200 kilómetros a 73.500 kilómetros. Rotan muy rápidamente, en menos de un día. Hipocampo tiene un grupo interior ligeramente extendido, está situado a una altitud de 105.300 km y tiene un período orbital de 0,95 días. Proteus, el mayor del grupo interior, a una distancia de 117.600 km.
Tritón es una anomalía. La altura de la pista es de 354.800 kilómetros. El ciclo es de 5,877 días, pero la “R” significa retrógrado. El ángulo de inclinación es de 157,3 grados. Nereida rompe la escala por completo, orbitando a una altitud de 5.513.900 kilómetros. El ciclo dura más de un año. La pendiente es suave de 5,1 grados, pero la excentricidad es de 0,751. Los irregulares exteriores Halimede, Sao, S/2002 N 5, Laomedeia, Psamathe, Neso y S/2021 N 1 se encuentran a lo largo de millones de kilómetros a lo largo de décadas y en altas inclinaciones.
Forma y superficie
La Voyager 2 hace más que simplemente contar. parecía. Cinco de las seis lunas interiores descubiertas tienen órbitas tan estrechas que Neptuno gira más rápido de lo que lo rodea. Para un observador situado encima de las nubes de Neptuno, las cinco lunas salen por el oeste y se ponen por el este. Esta es una perspectiva poco común en el sistema solar.
La Voyager se acercó lo suficiente a Proteus y Larissa para ver los detalles. Ambos son irregulares. No son pelotas. Parecen piedras grumosas con agujeros en la superficie. Los otros cuatro satélites interiores son demasiado pequeños para determinar su forma directamente. Esta estimación depende del brillo, asumiendo que refleja la luz como Proteus y Larissa, con una reflectividad de aproximadamente el 7%.
Proteus es el peso pesado de este grupo interno. El radio medio es de unos 208 kilómetros. Es un poco más grande que Nereida y tiene un radio de unos 170 kilómetros. El resto son pequeños, con un radio medio inferior a los 100 kilómetros.
Nadie ha visitado jamás a la Nereida de cerca. Los datos de la Voyager muestran que es aproximadamente esférico. Esto significa que el brillo no parpadea durante la rotación y la superficie es relativamente uniforme. El período de rotación no se puede determinar, pero debido a su órbita altamente elíptica, la rotación sincrónica (donde la luna mantiene su cara hacia el planeta) es poco probable.
Tritón está sincronizado. Su rotación coincide con su órbita. Las lunas interiores también pueden estar sincronizadas o casi sincronizadas. Hippocamp se adapta a este patrón e incluso puede sincronizarse. Los irregulares exteriores no se preocupan por la sincronización. Su órbita caótica le permite girar de forma independiente, sin ataduras al ritmo del planeta.
Guardar los resultados
Tritón no sólo se parece a Plutón; Tiene la misma densidad, tamaño y estructura de superficie helada que Plutón. ¿Pero cómo se mueve? Esto es un claro indicio. Su órbita está fuertemente inclinada en comparación con la órbita de Neptuno y se mueve hacia atrás. Desde una perspectiva planetaria, esta es una señal de captura. Tritón no se formó junto con Neptuno. Es posible que haya comenzado como un asteroide rebelde en el cinturón de Kuiper que se desvió por sí solo hasta ser capturado por la gravedad de Neptuno.
Esto hace que las cosas sean confusas.
La órbita original habría sido muy excéntrica. Con el tiempo, las fuerzas de marea (una atracción rítmica que estira y comprime dos objetos) empujaron a Tritón en una trayectoria circular. Sin embargo, la circularización tiene su precio. La energía liberada durante la captura y el colapso orbital destrozaría el sistema de satélites existente formado a partir del disco protoplanetario de Neptuno.
Entra Nereida. Su órbita elíptica es probablemente una cicatriz del caos. Algunos investigadores creen que la Nereida también podría ser un objeto capturado, pero su trayectoria actual coincide con la silueta de un superviviente.
Los sistemas internos reciben un golpe mayor. Un satélite que orbita entre Proteo y Nereida no tiene ninguna posibilidad. Muchos de ellos han sido expulsados por completo del sistema solar. Otros cayeron ante Neptuno. La superficie fundida y calentada de la luna recién asentada Tritón se tragó un poco. Incluso aquellos que sobrevivieron más cerca de Neptuno no salieron ilesos.
Ahora la trayectoria de Naiad a través de Proteus parece completamente diferente de su trayectoria original. Probablemente sean fragmentos de la violencia provocada por la llegada de Tritón. Los escombros de la órbita de Neptuno y los impactos de meteoritos del espacio interplanetario erosionaron la superficie y cambiaron su órbita. Tomemos como ejemplo el Hipocampo. El modelo actual sugiere que no se originó con los otros modelos. Probablemente fue creado por un impacto masivo que casi aplastó a Proteo y expulsó material que se fusionó en la pequeña luna que vemos hoy.
El guardián silencioso
Mientras que las lunas interiores cuentan historias de destrucción, los bordes exteriores de Neptuno contienen algo más estable. Un grupo de asteroides troyanos comparten la órbita de Neptuno y se ubican tranquilamente en los puntos lagrangianos. Estos son los puntos gravitacionales donde las fuerzas del Sol y Neptuno se equilibran, inmovilizando los objetos en un ángulo de 60 grados delante (L4) y detrás (L5) del planeta.
Estas no son construcciones teóricas. El primer troyano Neptune fue identificado en 2001 y recibió el nombre de 2001 QR322. Desde entonces, los astrónomos han identificado 35 de ellos. Una distribución desigual. El cúmulo veintiocho está ubicado en el punto L4 frente a Neptuno. Siete se quedan atrás en L5. Permanecieron allí, atrapados en una danza cósmica que duró mucho después de que el reino interior de Neptuno fuera violentamente reformado.
Adams Ring y el misterio del arca
La idea de que Neptuno tiene anillos no surgió de imágenes de telescopios. Se debe a un fallo en los datos. A mediados de la década de 1980, los astrónomos notaron algo extraño mientras observaban las estrellas que pasaban detrás de Neptuno. Su luz parpadea y se atenúa antes y después de que el planeta bloquee la estrella. Pero las caídas son erráticas. Aparecen en algunos estudios pero no en otros, y nunca aparecen de forma limpia y simétrica en ninguno de los lados del planeta. Si Neptuno tuviera un anillo continuo perfecto como Saturno, la luz sería igualmente atenuada en ambos lados. Esta asimetría sugiere algo más: un anillo parcial. O técnicamente llamado arco anular.
Más tarde, la Voyager 2 demostró que esto estaba equivocado. En todo caso, complica las cosas. La sonda reveló seis anillos que rodean el planeta. Estos “arcos” son sólo puntos brillantes del anillo exterior (llamado anillo de Adams).
Estos arcos son característicos del anillo. Otros planetas gigantes tienen anillos, pero ninguno tan grumoso como éste. El anillo Adams contiene cinco áreas brillantes diferentes llamadas Coraje, Libertad, Igualdad 1, Igualdad 2 y Fraternité. Cubren un arco de 45 grados y su longitud varía desde 1.000 kilómetros hasta más de 10.000 kilómetros.
Entonces, ¿por qué no se dispersan? Las partículas de los anillos chocan constantemente. Con el tiempo, estas colisiones esparcieron el material formando una rosquilla uniforme. El hecho de que todavía estén agrupados sugiere que el evento que los creó ocurrió recientemente. Quizás la pequeña luna se rompió hace miles de años. Fue realmente un abrir y cerrar de ojos geológico.
La luna Galatea orbita dentro del anillo de Adams. Esta fuerza gravitacional puede atrapar partículas dentro de estos arcos. Pero la gravedad por sí sola no es suficiente para detener la propagación de forma permanente. Los arcos persisten porque son jóvenes.
Sistema de anillo interior
Los otros cinco anillos (Galle, Le Verrier, Lassell, Arago y Galatea) son más uniformes. No tenían el dramático agrupamiento de Adams.
Le Verrier tiene unos 110 kilómetros de ancho. Es muy similar a la parte sin arco de Adams. En su interior orbita una luna llamada Despina, que actúa como pastora. Repele las partículas y mantiene afilado el borde interior del anillo.
Galle es el anillo más interno. Es amplio y tenue. Sus bordes son suaves y borrosos porque no hay una luna cerca que lo guíe.
El Lassell es una tenue meseta de material que se extiende desde Le Verrier hasta Adams.
El Arago es una banda estrecha y brillante en el borde exterior del Lassell.
Galatea es un débil anillo de polvo esparcido alrededor de la órbita de la luna Galatea.
Así se dividen los anillos según su distancia al centro de Neptuno.
| Nombre del neumático | Distancia (km) | Ancho (km) | Características principales |
|---|---|---|---|
| Objetivo | 41.900 | 41,900 2,000 | Borde delgado |
| El Verrier | 53.200 | 110 | |
| Lassell | 55.200 | 55.200 4.000 | Débil meseta entre Le Verrier y Aragón |
| Arago | 57.200 | 57 200 <100 | Borde exterior brillante Lassell |
| Galatea | 61.950 | 61,950 <100 | Órbita compartida con la luna Galatea. |
| Adán | 62.930 | 62 930 15 | 15 Arco brillante. borde interior sostenido por la luna Galatea |
Polvo, hielo oscuro y un sistema joven
La Voyager 2 intentó detectar estos anillos utilizando ondas de radio. La señal pasa a través del anillo sin dispersarse. Esto significa que no hay partículas de más de 1 centímetro. Si lo hubieran hecho, habrían devuelto la señal.
Los anillos son en su mayoría polvo. Son más brillantes cuando están iluminados por el sol, ya que las pequeñas partículas dispersan la luz hacia el espectador. Son oscuros y pueden estar cubiertos por hielo de metano más oscuro por radiación.
Esto nos retrotrae a la era de las instituciones. La versión de Adams es todavía muy joven. Los otros anillos son muy estrechos. Es difícil limitarlos. Ninguna luna conocida puede impedir por completo la propagación natural del material de los anillos. Por lo tanto, el sistema de anillos circundantes puede ser una nueva incorporación a Neptuno. Probablemente ni siquiera hace un millón de años.
Un millón de años no es nada en un planetario. Los anillos que vemos hoy podrían haber sido completamente diferentes en un abrir y cerrar de ojos geológicos. Siguiente Una nave espacial visitante puede encontrar sistemas que han evolucionado más allá del reconocimiento.
Observación desde el suelo
Fantasma del cielo
Neptuno no exagera. Es el único planeta gigante que no se puede encontrar sin un telescopio. Tiene una magnitud aparente de 7,8, lo que la hace unas cinco veces más débil que la estrella desnuda visible a simple vista. Esta diferencia de brillo significa que es posible que los astrónomos antiguos no la hayan notado.
Galileo apuntó por primera vez su telescopio al cielo en 1609. Pero también se le pasó por alto esto. Un boceto del 28 de diciembre de 1612 muestra que en realidad vio a Neptuno mientras se acercaba a Júpiter. Lo salvó como una estrella.
El sistema solar parecía perfecto hasta que William Herschel descubrió Urano en 1781. Seis planetas. Tierra, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno. eso es todo. En esto coinciden filósofos y científicos. El descubrimiento del séptimo cuerpo celeste hizo añicos esta creencia popular. Esto plantea la pregunta persistente: ¿hay algo más ahí fuera?
También hay una lujuria matemática. Ley de Bode. O la ley de Titius Bode. Johann Daniel Titius descubrió el patrón en 1766. Los planetas conocidos forman un orden claro según su distancia al Sol. Esto no es aleatorio. De ello se desprende una ecuación simple medida en unidades astronómicas (AU): la distancia promedio de la Tierra al Sol.
El tamaño de Mercurio es de aproximadamente 0,4 AU.
Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno siguen la fórmula 0,4 + (0,3 × 2^n).
Aquí n es 0, 1, 2, 4, 5.
¿Notaste que salta del 2 al 4? Falta el número 3. Johann Elert Bode publicó este artículo en 1772. Pensó que la brecha no era un error. Esta es una señal. Debería haber un planeta entre Marte y Júpiter.
A nadie le importa. Hasta que apareció Urano.
Urano tiene 19,2 AU. La ley de Bode predice 19,6 AU cuando n = 6. Lo suficientemente cerca como para hacer que los astrónomos se incorporen. Luego, en 1801, Ceres y otros asteroides aparecieron en ese punto faltante n = 3 entre Marte y Júpiter. La ley parece justificada.
La confianza en uno mismo está en su punto máximo. Algunos astrónomos se están volviendo más audaces. Llamaron al hipotético octavo planeta “Ophion”. La ley de Bode establece n = 7 en 38,8 AU. Esto es especulación disfrazada de ciencia.
Sin embargo, algo anda mal con Urano.
No siguió el camino predicho por las leyes de Newton. No funcionaría con el Sol ni con otros planetas conocidos. Además, hay más de 20 avistamientos antiguos del año 1690. Las ubicaciones calculadas no coinciden con los avistamientos. Algo está tirando de Urano. gravedad invisible. vecinos escondidos.
Concurso de procesamiento de datos
En 1843, John Couch Adams comenzó a hacer cálculos. Los matemáticos británicos intentaban encontrar la masa oculta. Envió los resultados a George B. Airy, el astrónomo real de Greenwich. Airy no quedó impresionado. Sostuvo que los datos carecían de la precisión necesaria para realizar búsquedas específicas. Así que lo dejó en suspenso.
Al mismo tiempo, en Francia, Urbain-Jean-Joseph Le Verrier hizo los mismos cálculos. No conocía a Adams. Trabaja de forma aislada.
A mediados de 1846 la atmósfera había cambiado. John Herschel, hijo del descubridor de Urano, consideró serios estos cálculos. Airy finalmente escuchó. Ordenó a James Challis de Cambridge que cazara utilizando las coordenadas de Adams.
Challis lo intentó. Pero tenía los ojos vendados. No tenía un mapa estelar detallado de esa parte del cielo. Su método era una tortura lenta. Puede dibujar estrellas. Vuelve en unas cuantas noches. Compara los dibujos. Busque movimiento. Esto es ineficaz.
Le Verrier tiene una fricción similar. El astrónomo francés pensó que la distancia de búsqueda propuesta era una pérdida de tiempo para el telescopio. Él presionó de todos modos.
El 23 de septiembre de 1846 envió sus cálculos finales a Johann Gottfried Galle en el Observatorio de Berlín.
Galle miró. Él y su asistente Heinrich Louis d’Arrest tenían mapas estelares detallados. Están hechos para cazar asteroides. La precisión es importante.
Galle miró hacia donde señalaba Le Verrier. Vio un punto.
No está en el mapa.
Volvió a comprobarlo la noche siguiente. Volvió a comprobarlo la noche siguiente.
Los puntos se movían en relación con las estrellas del fondo.
Es Neptuno.
¿A quién pertenece Discovery?
Sus primeros testigos fueron Galle y d’Arrest. Pero pronto comenzó la guerra crediticia.
Le Verrier afirmó que fue su único descubrimiento. Quería que el planeta llevara su nombre. Los medios franceses estuvieron de acuerdo. Pero el resto del mundo vaciló. Hay dos razones para ello.
Primero, Adams hizo los cálculos. No logró que su jefe mirara.
En segundo lugar, parece incorrecto nombrar los planetas principales con el nombre de personas vivas. Incluso arrogante.
Al final, tanto Adams como Le Verrier fueron honrados. Sin embargo, la historia moderna sugiere que la contribución de Adams no fue tan clara como afirmaban los primeros informes. Sus cálculos fueron buenos, pero no tan precisos como la predicción final de Le Verrier.
Al final gana la tradición. El nombre de este planeta proviene del mundo antiguo. Neptuno. Dios romano del mar. Un mundo maduro para ser descubierto a través de la gravedad y la curiosidad humana.
El cielo es amplio. somos pequeños pero podemos contar lo que no podemos ver.
El descubrimiento de Neptuno fue el clavo en el ataúd de la ley de Bode. No fue sólo un fracaso. Se derrumba por sus propias imprecisiones. Los astrónomos predicen que el nuevo planeta estará a unas 38,8 AU del Sol. Este número proviene directamente de una fórmula, una clara secuencia aritmética que promete actuar como regla para mapear el sistema solar.
Por el contrario, Neptuno se encuentra a 30,1 AU.
Esta es una gran brecha. Casi 9 AU de descuento. No es un error de redondeo. No hay la más mínima desviación. Desacuerdo fundamental. Esta diferencia física, combinada con la aparente falta de una razón teórica por la cual la ley “funciona” (sin lógica gravitacional o mecánica orbital que la respalde), significa que la comunidad científica ya no puede actuar como si se tratara de una ley. Esto es una coincidencia. Una suposición afortunada sobre la física.
Y entonces llegó Plutón.
En 1930, Clyde Tombaugh descubrió una mancha tenue que había sido clasificada como planeta durante décadas. Si la Ley de Bode todavía tenía credibilidad, Plutón podría salvarla. Esta fórmula predice que el siguiente intervalo de la secuencia será 77,2 AU, n = 8. Plutón está a 39,5 AU.
Todavía está muy por debajo de 77,2.
Pero aquí es donde las cosas se complican. La distancia media de Plutón está sorprendentemente cerca del valor previsto de 38,8 AU para n = 7, el espacio que se suponía que ocuparía Neptuno. Algunos podrían argumentar por un momento que Plutón encaja mejor en este modelo que Neptuno. ¿Quizás el patrón es correcto y Neptuno es una anomalía?
No
La predicción de que Plutón se acerca a n = 7 no restablece esta ley. Destaca cuán aleatorio es este acto. Si no cree en el mecanismo subyacente, puede elegir cualquier planeta, a cualquier distancia, e invertir los cálculos para adaptarlo. Plutón no validó la ley de Bode. Esto muestra que si tienes suficientes planetas y suficiente espacio para cambiar, siempre puedes encontrar un número que parezca vagamente correcto.
La fórmula no murió con estrépito, sino con un encogimiento de hombros. No hay verdades profundas escondidas en los espacios entre las órbitas. Lo que pasa es que la geometría, el azar y la confusa realidad de nuestro sistema solar se niegan a seguir un simple conjunto de números enteros.
Neptuno visto desde la Tierra
Observar a Neptuno desde la Tierra siempre ha sido difícil. La distancia media al planeta es de 30,1 AU. Esta distancia significa que el brillo de la luz solar que llega a la atmósfera es sólo el 0,1% del brillo aquí. Antes de que llegara la Voyager 2, los telescopios mostraban pocos detalles. Incluso en condiciones perfectas, la atmósfera terrestre cubre un terreno de menos de una décima parte del diámetro de la Tierra.
Los astrónomos llevan décadas especulando. Calcularon su tamaño, masa, densidad y órbita. Están buscando satélites. Pero en realidad no podían ver el planeta.
Luego vinieron los años 1980. Las cámaras CCD infrarrojas de alta resolución cambian las reglas del juego. Por primera vez, los astrónomos pudieron encontrar características visuales en las cimas de las nubes que eran lo suficientemente consistentes como para medir sus períodos de rotación. El espectro confirmó hidrógeno y metano. Según lo que sabemos sobre otros gigantes, se cree que hay helio presente. Los datos infrarrojos también revelaron el sorprendente hecho de que Neptuno genera su propio calor interno. No sólo refleja la luz del sol.
A mediados de la década de 1990, el Telescopio Espacial Hubble tomó el relevo. Está fuera del filtro lo que distorsiona el aire de la Tierra. Las imágenes tomadas por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer muestran a Neptuno con una claridad con la que los telescopios terrestres de la década de 1980 sólo podían soñar.
Pero la astronomía en la Tierra no se quedó en el polvo. Los investigadores están desarrollando una óptica adaptativa. Esta técnica utiliza datos en tiempo real de imágenes infrarrojas de estrellas para ajustar instantáneamente los espejos del telescopio. Elimina el desenfoque atmosférico. Hoy en día, los grandes telescopios que utilizan óptica adaptativa suelen tener mejor resolución que el Hubble. Ahora podemos estudiar Neptuno en detalle con observaciones de cerca realizadas por la nave espacial Voyager.
Visitantes únicos
La Voyager 2 es la única nave espacial que visita Neptuno. Fue lanzado junto con su gemelo Voyager 1 en 1977. El plan original era más sencillo. Visita Júpiter. Visita Saturno. Detener.
Pero el momento es importante. La ventana de lanzamiento de la Voyager 2 le permitió dirigirse hacia Urano con la ayuda de la gravedad de Saturno. Y aún más, a Neptuno.
Pasó por allí los días 24 y 25 de agosto de 1989 y ha observado el sistema continuamente desde junio. Mide el radio. Comprobar la rotación interna. Como resultado, se encontró un campo magnético fuertemente inclinado con respecto al eje de rotación. Confirmó los anillos. Encontré 6 lunas nuevas.
Los datos refutan la hipótesis. Los científicos creen que Neptuno es demasiado frío para un clima activo. La Voyager les demostró que estaban equivocados. Estas imágenes muestran los vientos más rápidos del sistema solar. Se desató una gran tormenta. La tormenta es aproximadamente del tamaño de la Tierra.
Los científicos de la misión corrieron este riesgo. Acercaron a la Voyager a Neptuno que cualquier otro planeta en su viaje. La nave espacial pasó a 5.000 kilómetros del Polo Norte. Unas horas más tarde, voló a 40.000 kilómetros de Tritón a una velocidad vertiginosa.
Este sobrevuelo permitió obtener imágenes de alta resolución de la variada superficie de Tritón. Puedes medir con precisión el radio y la temperatura de la luna.
No se planean otras misiones. Tenemos un par de ojos de cerca en el gigante más externo. Después de eso, todo lo que quedamos éramos nosotros, nuestros telescopios y la larga oscuridad.
