Urano y Neptuno podrían tener interiores más rocosos de lo asumido

Las simulaciones muestran que ambas composiciones, rica en roca o en hielos, son compatibles con los datos observados disponibles

La clasificación tradicional de los planetas del Sistema Solar separa los cuerpos rocosos interiores, los gigantes gaseosos y los gigantes de hielo. En este esquema, Urano y Neptuno ocupan la última categoría por la presencia dominante de compuestos volátiles como agua, amoníaco y metano. Sin embargo, la denominación «gigantes de hielo» podría no ser muy apropiada, o al menos eso es lo que sugiere un nuevo estudio publicado por investigadores de la Universidad de Zúrich y publicado en Astronomy & Astrophysics, donde indican que esta división podría ser demasiado restrictiva. Los resultados muestran que ambos planetas admiten interiores con una fracción rocosa mucho mayor de la asumida durante décadas.

Urano visto en infrarrojo por el telescopio espacial James Webb. Créditos: NASA/ESA

El estudio no propone sustituir una etiqueta por otra. Señala que la interpretación clásica, centrada en interiores dominados por hielos, no es la única compatible con los datos disponibles. Este enfoque más amplio coincide con análisis recientes de otros cuerpos del Sistema Solar exterior, como Plutón, cuya estructura interna parece estar dominada por materiales rocosos.

El equipo desarrolló un sistema de simulaciones que combina la libertad de los modelos empíricos con las restricciones de los modelos físicos. El procedimiento parte de un perfil de densidad generado de forma aleatoria para el interior planetario. A partir de ese perfil inicial se calcula un campo gravitatorio que debe coincidir con las medidas disponibles. Después se infiere una posible composición compatible con las ecuaciones de estado y se repite el proceso hasta obtener soluciones coherentes. Esta estrategia evita imponer una arquitectura interna predeterminada o sesgada y permite explorar un conjunto mucho más amplio de composiciones.

El resultado es una familia de modelos en la que Urano y Neptuno no aparecen necesariamente como mundos ricos en agua, sino como cuerpos cuya fracción rocosa puede ser bastante sustancial. Las combinaciones obtenidas abarcan desde escenarios dominados por hielos hasta configuraciones donde los materiales refractarios representan una parte significativa del interior. Esta variedad no se había cuantificado con métodos anteriores debido a las limitaciones de los enfoques tradicionales.

Los modelos también proporcionan un marco para interpretar la compleja estructura de los campos magnéticos de ambos planetas. A diferencia de la Tierra, cuyos polos magnéticos están aproximadamente alineados con el eje de rotación, Urano y Neptuno presentan campos multipolares sin una geometría simple. Los nuevos cálculos incluyen capas en las que el agua alcanza un régimen iónico, es decir, un estado donde las moléculas se disocian bajo presiones extremas y los protones se desplazan libremente dentro de una red de oxígeno. Este fluido es conductor y puede generar un dínamo localizado lejos del centro planetario. Según los modelos, la región donde se originaría el campo magnético de Urano estaría situada más profundamente que en Neptuno, lo que ayudaría a explicar las diferencias entre ambos.

Pese al avance metodológico, persisten incertidumbres importantes. El comportamiento de mezclas de agua, roca, hidrógeno y helio en condiciones extremas sigue siendo un desafío para la física de materiales. Cualquier variación en las ecuaciones de estado repercute directamente en la densidad y, por tanto, en las soluciones compatibles con el campo gravitatorio. A esto se suma la precisión limitada de los datos obtenidos únicamente a partir del sobrevuelo de la Voyager 2. En la práctica, varias configuraciones internas distintas pueden reproducir los mismos valores gravitatorios.

El estudio concluye que Urano y Neptuno podrían ser tanto gigantes de hielo como gigantes rocosos dentro del espacio de soluciones actuales. La falta de datos suficientes impide discriminar entre ambas posibilidades. Para resolver esta ambigüedad, el equipo señala la necesidad de misiones específicas a los dos planetas, capaces de medir con mayor detalle sus campos gravitatorios y magnéticos y, eventualmente, estudiar sus atmósferas y lunas con instrumentos diseñados para este propósito.

Los resultados no solo cuestionan la clasificación tradicional de Urano y Neptuno, sino que también establecen un precedente relevante para la interpretación de exoplanetas con masas similares. Mundos que comparten tamaño o densidad pueden esconder configuraciones internas muy diferentes, lo que subraya la importancia de mejorar los modelos de materiales y obtener mediciones directas en el Sistema Solar exterior.

Neptuno muestra sus auroras: Webb detecta el fenómeno y un enfriamiento de su atmósfera

Neptuno, el octavo planeta del sistema solar y uno de los menos explorados, ha revelado por primera vez una imagen directa de auroras gracias a las capacidades del telescopio espacial James Webb. Este hallazgo representa un avance significativo en el conocimiento del comportamiento magnético y atmosférico de los gigantes de hielo.

A pesar de que las auroras ya se habían identificado en otros planetas gigantes como Júpiter, Saturno y Urano, en el caso de Neptuno, su detección visual directa había eludido a los astrónomos desde el descubrimiento de su campo magnético por la sonda Voyager 2 en 1989.

Las observaciones de Webb mostraron que las auroras de Neptuno no se localizan en los polos como en la Tierra, sino que se sitúan en latitudes medias. Este fenómeno está estrechamente relacionado con la inclinación de 47° entre el eje de rotación del planeta y su campo magnético, lo que hace que las líneas de campo magnético penetren la atmósfera en regiones distintas a las polares. En la Tierra, esas zonas corresponderían aproximadamente a las latitudes de Sudamérica. Esta inclinación tan pronunciada había sido identificada ya por Voyager 2, pero sin una detección clara del fenómeno auroral.

El equipo científico utilizó la cámara de infrarrojo cercano NIRCam del telescopio Webb, que opera entre las 0,6 y 5 micras, para observar estas auroras mediante la emisión del catión trihidrógeno (H3+), una señal inequívoca de actividad auroral. La luz infrarroja absorbida por el gas metano en la atmósfera de Neptuno deja oscurecido al planeta en esas longitudes de onda, lo que permite resaltar otras estructuras como nubes altas o emisiones aurorales. La línea de emisión de H3+ fue detectada con claridad en el espectro de Webb, confirmando la actividad auroral del planeta.

Detalle de las nubes y atmósfera superior de Neptuno
Neptuno captado por la sonda Voyager 2 en su histórico sobrevuelo en 1989. Créditos: NASA/JPL

Además, Webb ha permitido medir por primera vez en más de tres décadas la temperatura de la atmósfera superior de Neptuno, revelando un descenso térmico drástico respecto a las mediciones de 1989 realizadas por Voyager. En 2023, la temperatura se registró en valores inferiores a la mitad de los observados en el sobrevuelo de la sonda estadounidense. Este enfriamiento explicaría por qué las auroras de Neptuno han sido tan difíciles de detectar previamente, ya que temperaturas más frías generan emisiones más débiles. Asimismo, este cambio térmico sugiere una dinámica atmosférica más activa de lo que se suponía para un planeta que se encuentra a más de 30 veces la distancia Tierra-Sol.

Las observaciones forman parte del programa de Observaciones con Tiempo Garantizado (GTO 1249), dirigido por la investigadora Heidi Hammel y con la colaboración de Henrik Melin y Leigh Fletcher. El equipo planea continuar el monitoreo de las auroras de Neptuno a lo largo de un ciclo solar completo de 11 años. Esta estrategia permitirá entender cómo el campo magnético del Sol afecta a los confines del sistema solar y proporcionará pistas sobre el origen del peculiar campo magnético de Neptuno y su extraña inclinación axial.

En paralelo, el telescopio James Webb ya había ofrecido observaciones relevantes del planeta. En una de sus primeras imágenes, Webb reveló una visión sin precedentes de los anillos de Neptuno, incluyendo algunos que no se habían visto desde el sobrevuelo de Voyager. Gracias a su estabilidad y sensibilidad en el infrarrojo, el instrumento fue capaz de captar incluso las bandas de polvo más tenues alrededor del planeta. También se detectaron múltiples nubes de metano en las capas altas de la atmósfera y una estructura brillante cerca del ecuador, posiblemente relacionada con los patrones globales de circulación atmosférica.

En aquella misma campaña de observación, Webb captó siete de los 16 satélites de Neptuno conocidos: Galatea, Náyade, Talasa, Despina, Proteo, Larisa y, especialmente, Tritón, que apareció como un punto de luz muy brillante debido a su superficie de nitrógeno congelado que refleja un 70 % de la luz solar incidente. Tritón es una luna peculiar por su órbita retrógrada y sugiere un origen distinto, probablemente como un objeto capturado del cinturón de Kuiper. Está previsto que Webb realice nuevos estudios tanto de Tritón como del propio planeta en los próximos años.

El interés por el estudio de Neptuno no se limita al ámbito observacional. China ha revelado recientemente ambiciosos planes para enviar sondas al planeta durante la próxima década. Una de las misiones más avanzadas, programada para 2039, contempla el uso de un reactor de fisión para alimentar un orbitador que no solo pasará cerca de Neptuno, sino que permanecerá en órbita durante largos periodos. Esta nave también incluiría una cápsula atmosférica capaz de desplegar un globo para analizar de forma prolongada y detallada la composición química de la atmósfera del planeta.

Ilustración de una sonda china alrededor del planeta Neptuno
Representación artística de una misión china orbitando Neptuno con ayuda de Tritón. Créditos: CNSA

Otra propuesta, con lanzamiento estimado en 2033, se basa en la arquitectura de la misión Tianwen 4 a Urano. Su diseño contempla el uso del gran lanzador CZ-9 y el empleo de dos generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG). Con una masa estimada de 2,1 toneladas, esta nave también se colocaría en órbita neptuniana utilizando la gravedad de Tritón para lograr una inclinación orbital de 70° con un periodo de 84 días. Tras varios sobrevuelos lunares, se establecería una órbita final de 843 x 256.000 km con un periodo de 12 días.

Estas misiones chinas podrían ofrecer un complemento ideal a las observaciones remotas de Webb, abriendo una nueva era de estudios in situ sobre la atmósfera, los anillos de Neptuno, sus satélites y, en especial, sobre su mayor luna, Tritón.

El interés renovado por el planeta Neptuno se justifica además por su importancia astrofísica. Muchos de los exoplanetas descubiertos en órbita alrededor de otras estrellas presentan tamaños, masas y composiciones similares a los de Neptuno, especialmente aquellos clasificados como «mini-Neptunos» o «sub-Neptunos». Comprender a fondo las características de Neptuno dentro del sistema solar puede ofrecer una base comparativa esencial para interpretar los datos de exoplanetas detectados por telescopios como Kepler, TESS o el mismo Webb.

Estudiar la estructura interna, la dinámica atmosférica, el sistema de anillos y la configuración de sus lunas proporciona claves para construir modelos más precisos de la formación planetaria, tanto a nivel local como en escalas galácticas. Además, la detección y análisis de auroras permiten investigar la interacción entre viento solar y campos magnéticos planetarios en condiciones extremas de distancia y temperatura.

Así, el reciente descubrimiento de auroras en el planeta Neptuno no solo resuelve un misterio pendiente desde la era Voyager, sino que inaugura una nueva etapa de exploración del último gigante helado del sistema solar.

Bibliografía y fuentes:

  • Melin, H. et al. (2025). Detection of H3+ auroral emission in Neptune using JWST. Nature Astronomy.
  • Hammel, H. et al. (2025). Programa GTO 1249, James Webb Space Telescope.

El Hubble desvela una década de cambios atmosféricos en los planetas gigantes del sistema solar

Desde 2014, el telescopio espacial Hubble ha estado observando las dinámicas atmosféricas de los gigantes gaseosos del sistema solar, los planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, gracias al programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy). Este proyecto, que cumple una década de operaciones en 2024, ha generado un archivo sin precedentes de imágenes y datos que revelan los cambios y fenómenos que ocurren en las atmósferas de estos planetas a lo largo del tiempo.

Una mirada única a los planetas gigantes

Los planetas exteriores del sistema solar comparten algunas características clave: poseen atmósferas profundas, carecen de superficies sólidas y presentan sistemas climáticos únicos y dinámicos. Las observaciones del Hubble, con su alta resolución espacial, han permitido rastrear tormentas, cinturones nubosos, velocidades de viento y otros fenómenos atmosféricos. Además, estas investigaciones son fundamentales para entender cómo funcionan los climas en planetas similares alrededor de otras estrellas.

Gracias al programa OPAL, que realiza observaciones anuales durante las oposiciones de cada planeta (cuando están más cerca de la Tierra), el Hubble ha podido documentar algunos de los eventos más fascinantes y misteriosos en estos gigantes gaseosos y helados.

Evolución de las atmósferas de los planetas gaseosos durante una década de observaciones anuales del Hubble
Póster conmemorativo de los diez años de observaciones del programa OPAL. Créditos: NASA/ESA

Júpiter: un titán en constante movimiento

El gigante del sistema solar, Júpiter, presenta cinturones nubosos llenos de colores cambiantes, tormentas y vientos de cizalla. El Hubble ha seguido de cerca la evolución de ciclones, anticiclones y, por supuesto, la icónica Gran Mancha Roja, la tormenta más grande del sistema solar. Este vórtice anticiclónico, aunque se ha reducido en las últimas décadas, sigue siendo un área de estudio crucial.

Gracias a las observaciones en el ultravioleta, OPAL ha detectado fenómenos únicos como óvalos oscuros que solo son visibles en estas longitudes de onda. Estos descubrimientos complementan las observaciones de misiones como JUICE, de la Agencia Espacial Europea, que actualmente viaja hacia el sistema joviano para estudiar sus lunas Ganímedes, Calisto y Europa.

El planeta Júpiter y su Gran Mancha Roja captado por el telescopio espacial Hubble
Júpiter captado por el telescopio Hubble en 2021. Créditos: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley)

Saturno: estaciones y misterios en sus anillos

A pesar de que el programa OPAL solo ha cubierto un cuarto de la órbita de 29 años de Saturno, ha revelado cambios estacionales en su atmósfera. La inclinación axial de Saturno, a diferencia de Júpiter, permite que tenga estaciones, y el Hubble ha documentado variaciones en los colores de sus nubes y su velocidad de viento, posiblemente relacionadas con la altura de las capas atmosféricas. Estos cambios podrían ser periódicos, pero será necesario observar una órbita completa para confirmarlo.

Otro fenómeno estudiado son los enigmáticos radios oscuros de los anillos de Saturno. Detectados por primera vez por la Voyager 2 en 1981 y estudiados más tarde por la misión Cassini, el Hubble ha documentado la aparición y desaparición de estos radios transitorios, que giran alrededor del planeta en apenas unas rotaciones antes de desaparecer.

En 2025, los anillos de Saturno estarán alineados con la Tierra, haciendo que parezcan «desaparecer» temporalmente desde nuestra perspectiva, un evento que promete ser uno de los momentos astronómicos destacados del año.

El planeta Saturno y sus anillos captado por el telescopio espacial Hubble
Saturno captado por el Hubble en 2019. Créditos: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley)

Urano: estaciones extremas y tormentas de metano

El eje de rotación de Urano está inclinado casi 98° con respecto al plano de su órbita, provocando estaciones extremas que duran 42 años. Las observaciones del Hubble tras el equinoccio de primavera del planeta han permitido captar tormentas activas y nubes de cristales de hielo de metano en su atmósfera. Además, OPAL ha detectado una neblina fotoquímica sobre el polo norte del planeta, con pequeñas tormentas al borde del límite polar.

El planeta Urano y sus anillos captado por el telescopio espacial Hubble
Urano captado por el Hubble en 2022. Créditos: NASA, ESA, STScI, A. Simon (NASA-GSFC), M. H. Wong (UC Berkeley), J. DePasquale (STScI)

Neptuno: manchas oscuras y el Sol como protagonista inesperado

En Neptuno, las manchas oscuras de su atmósfera, observadas por primera vez por la Voyager 2 en 1989, han sido objeto de seguimiento gracias al programa OPAL. Estas estructuras, aunque menos duraderas que la Gran Mancha Roja de Júpiter, tienen ciclos de vida de entre dos y seis años. El Hubble ha documentado la formación, migración y disipación de estas manchas, ofreciendo un vistazo al ciclo completo de su existencia.

Un hallazgo inesperado de OPAL ha sido la relación entre la abundancia de nubes en Neptuno y el ciclo de actividad solar de 11 años. Este descubrimiento plantea preguntas interesantes sobre cómo el Sol, a pesar de estar a más de 4.500 millones de km de distancia, influye en la atmósfera de este lejano gigante helado.

El planeta Neptuno captado por el telescopio espacial Hubble
Urano captado por el Hubble en 2022. Créditos: NASA, ESA, STScI, A. Simon (NASA-GSFC), M. H. Wong (UC Berkeley), J. DePasquale (STScI)

Una década de avances y un futuro prometedor

Tras diez años de operaciones, el programa OPAL ha demostrado ser una herramienta clave para comprender la meteorología de los planetas gigantes del sistema solar. Desde las dinámicas de las tormentas de Júpiter hasta las estaciones extremas de Urano y los enigmas de los anillos de Saturno, las observaciones del Hubble han proporcionado una base sólida para futuras investigaciones. Además, estos datos complementan misiones en curso como JUICE y enriquecerán las observaciones que se realicen con el telescopio James Webb.


Fuentes y más información:

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El Hubble revela cambios atmosféricos en los planetas gigantes del sistema solar

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA, y de la ESA en menor medida, ha completado su gran gira anual por el Sistema Solar exterior. Este es el reino de los planetas gigantes Júpiter, Saturno y los planetas helados Urano y Neptuno, extendiéndose hasta 30 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. A diferencia de los planetas rocosos como la Tierra y Marte que se apiñan cerca del calor del Sol, estos mundos lejanos están compuestos principalmente de masas gaseosas frías de hidrógeno, helio, amoníaco, metano y otros gases traza alrededor de un gran núcleo.

Las imágenes tomadas por el Telescopio Hubble forman parte de mapas anuales como parte del programa OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy). Cada año proporciona fotografías y datos acerca de los planetas para analizar los cambios en sus tormentas, vientos y nubes.

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China prepara una misión doble a los límites del sistema solar para celebrar su centenario

Científicos chinos están evaluando la viabilidad de un proyecto para enviar dos sondas espaciales a los bordes del sistema solar, según Wu Weiren, diseñador jefe del Programa de Exploración Lunar de China.

Según el proyecto, la primera de las sondas chinas cubrirá una distancia de aproximadamente 100 veces mayor que la que hay entre nuestro sol y la Tierra para 2049, centenario de la fundación de la República Popular China. El proyecto tiene como objetivo realizar exploraciones científicas y experimentos en el borde del sistema solar, entre el límite interior de la heliosfera y la heliopausa, una región a unos 15 mil millones de kilómetros de la Tierra. Las sondas se mandarían separadas, una a la nariz y la otra a la cola de la heliosfera, una región del espacio dominada por el viento solar creado por nuestro Sol, para estudiar distintas áreas de esta burbuja y conocer cómo interactúa con el medio interestelar.

Los Voyager 1 y 2 de la NASA cruzaron el borde de la heliosfera en agosto de 2012 y noviembre de 2018, respectivamente. En el mapa se muestran las posiciones de las dos naves espaciales a diciembre de 2018. Ambas penetraron el límite (heliopausa) de la burbuja desde la parte de la «nariz» de la heliosfera. (Créditos: NASA/JPL-Caltech)

Aunque no hay más detalles de la misión, en una descripción inicial de la misión presentada al Congreso Europeo de Ciencias Planetarias en 2019 indica que las sondas se lanzarían en 2025. La primera haría un sobrevuelo de Júpiter en 2029 antes de dirigirse a la nariz de la heliosfera, y la segunda de las sondas a la cola. Haría un sobrevuelo de Júpiter en 2033 antes de un sobrevuelo del gigante de hielo Neptuno en 2038. La nave espacial también podría liberar una pequeña sonda atmosférica poco antes de su llegada para sumergirse en la atmósfera neptuniana. Se cree que la forma de la heliosfera se asemeja a la cola de un cometa pero aún no se ha enviado ninguna sonda a esa zona, ambas Voyager fueron enviadas hacia la nariz. Ambas misiones usarían RTG. Posteriormente planifican una misión a las zonas polares de la heliosfera, pero en esta ocasión estaría dotada de un reactor nuclear en vez de un RTG, llegando a las 200 UA en unos 30 años.

Prototipo de la sonda china para el estudio de la heliosfera
(Créditos: CNSA)
Destinos de las sondas interestelares chinas. (Créditos: CNSA)

En un encuentro en el Instituto Internacional de Ciencias Espaciales en Beijing a fines de 2019 se valoró la posibilidad de incluir un sobrevuelo de Quaoar en el cinturón de Kuiper y su pequeña luna Weywot.

Un mapeo más claro de la heliosfera exterior ayudará a los científicos a comprender mejor el origen y la evolución del viento solar, que en última instancia podría afectar nuestra vida cotidiana.

Trayectoria de la sonda IHP1
Trayectoria de la sonda IHP2

A falta de más detalles, el par de sondas chinas serían las primeras enviadas para el estudio del límite de la heliosfera como principal objetivo. En caso de salir adelante y cumplir su misión serían la sexta y séptima sondas en superar la velocidad de escape del sistema solar tras las sondas de la NASA: Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, y la sonda New Horizons y también importante, volveríamos a contemplar Neptuno dentro de 17 años en 2038, ahí es nada.

Imagen parcial de Neptuno, visto de cerca por Voyager 2 durante su histórico sobrevuelo el 25 de agosto de 1989. (Créditos: NASA/JPL)