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.

¿Océanos ocultos bajo la superficie en Umbriel y Oberón? Nuevo estudio sugiere posibles pistas desde Ceres

Un nuevo estudio publicado en The Planetary Science Journal propone que el planeta enano Ceres podría ayudarnos a comprender mejor el interior de Umbriel y Oberón, dos de las mayores lunas de Urano. Aunque estos tres mundos se encuentran en zonas muy distintas del sistema solar, los investigadores han encontrado características comunes que podrían indicar que todos ellos esconden capas de agua líquida bajo su superficie helada.

Ceres fue visitado por la sonda Dawn de la NASA entre 2015 y 2018, lo que permitió obtener imágenes detalladas de casi toda su superficie. En cambio, Umbriel y Oberón solo han sido observados de cerca por la misión Voyager 2, durante su rápido paso por el sistema de Urano en 1986. A pesar de esa diferencia en la calidad de los datos, los autores del estudio han identificado varias semejanzas entre estos cuerpos. Los tres tienen tamaños intermedios, están formados por una mezcla de roca y hielo, no tienen atmósferas apreciables y generan calor en su interior principalmente por la desintegración de elementos radiactivos, sin depender tanto del tirón gravitatorio de otros cuerpos, como sí ocurre en lunas más activas como Encélado o Europa.

Uno de los puntos más interesantes del estudio es la comparación entre ciertas estructuras visibles en la superficie de estos mundos. En Umbriel, el cráter Wunda presenta un anillo claro que podría haberse formado a partir de agua salada que salió a la superficie tras el impacto de un gran meteorito. Este fenómeno recuerda a los depósitos brillantes del cráter Occator en Ceres, que también se formaron por la salida de agua rica en sales desde capas profundas. En el caso de Oberón, los investigadores analizan una gran montaña de unos 11 km de altura, que podría haberse originado por una erupción de agua y hielo desde el interior, similar a la formación de Ahuna Mons en Ceres.

Estas ideas no son del todo nuevas, pero el estudio aporta una perspectiva interesante: usar lo que sabemos de Ceres para imaginar cómo podrían ser procesos similares en Umbriel y Oberón. Por ejemplo, en Ceres se ha confirmado que algunas de sus zonas más brillantes están formadas por sales como el carbonato sódico y compuestos relacionados con el amoníaco, que se depositaron a medida que el agua salada subía desde el interior y se evaporaba. Los investigadores sugieren que algo parecido podría haber ocurrido en Umbriel, ya que algunas observaciones apuntan a la presencia de materiales similares en su superficie.

Los autores reconocen que estas hipótesis no pueden confirmarse con los datos actuales, ya que las imágenes de Voyager son demasiado poco detalladas. Sin embargo, argumentan que si Umbriel y Oberón tienen capas internas de agua líquida —algo que no puede descartarse con los modelos actuales— entonces podrían ser capaces de producir estos tipos de estructuras en la superficie.

Para poder comprobar estas ideas, será necesario enviar una misión al sistema de Urano. En 2023, la comunidad científica incluyó un orbitador a Urano como una de sus prioridades más importantes para la próxima década. Una sonda así podría sobrevolar Umbriel y Oberón y tomar imágenes de alta resolución, además de recoger datos sobre su composición y estructura interna. Así podríamos saber si el cráter Wunda contiene realmente depósitos salinos o hielo de dióxido de carbono, y si la montaña de Oberón es una formación volcánica helada o simplemente el pico central de un cráter de impacto y cómo no, desentrañar los misterios del sistema de lunas de Urano, el más desconocido y menos explorado de nuestro sistema solar.

Ceres, que hasta hace poco era visto como un mundo extraño y aislado en el cinturón de asteroides, podría resultar ser un buen modelo para entender otros cuerpos helados en el sistema solar exterior. Si Umbriel y Oberón albergan aún agua líquida bajo su superficie, se unirían al grupo de lunas que podrían mantener condiciones para procesos químicos interesantes, incluso compatibles con la vida en algún momento de su historia.

Referencias

  • Scully, J. E. C., Quick, L. C., Castillo-Rogez, J. C., Hendrix, A. R., Ermakov, A. I., Buczkowski, D. L., Nathues, A., Platz, T., & Schmidt, B. E. (2025). Leveraging Ceres to Gain Insights into the Candidate Ocean Worlds of Umbriel and Oberon That Orbit Uranus. The Planetary Science Journal, 6(187).
    DOI: 10.3847/PSJ/ad8d55.

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El James Webb descubre una nueva luna de 10 km orbitando Urano

El James Webb detecta S/2025 U 1, el satélite más pequeño conocido de Urano, oculto entre los anillos. El planeta ya suma 29 lunas confirmadas.

Una nueva luna ha sido descubierta orbitando Urano, elevando a 29 el número total de satélites conocidos de este gigante helado del sistema solar exterior. El hallazgo ha sido posible gracias al telescopio espacial James Webb, en el marco del programa de observación para invitados, bajo la dirección de la doctora Maryame El Moutamid, del Southwest Research Institute (SwRI). El objeto, designado provisionalmente como S/2025 U 1, se convierte dentro de los satélites de Urano en el más pequeño identificado hasta la fecha.

La detección se logró a partir de una serie de imágenes obtenidas el 2 de febrero de 2025 mediante la cámara NIRCam del James Webb, utilizando exposiciones prolongadas. A partir del análisis de su brillo y mediante comparación con otros cuerpos similares del sistema uraniano, se estima que el nuevo satélite posee un diámetro cercano a los 10 kilómetros, una dimensión que habría pasado completamente desapercibida para la limitada resolución de las cámaras de la sonda Voyager 2, responsable en 1986 del descubrimiento de varios de los satélites y anillos interiores del planeta.

Secuencia de imágenes de Urano y sus anillos y satélites cercanos captadas por el telescopio James Webb. Créditos: NASA/ESA

S/2025 U 1 se encuentra localizado en el plano ecuatorial de Urano, a unos 56.250 kilómetros del centro del planeta. Su órbita se sitúa entre la de Ofelia y Bianca, dos lunas del grupo de satélites interiores de Urano. Ofelia tiene un diámetro de unos 43 kilómetros, mientras que Bianca presenta una forma elongada, con dimensiones aproximadas de 64 por 46 kilómetros. La ubicación del nuevo satélite, justo en el límite del sistema de anillos de Urano, podría aportar datos valiosos sobre la dinámica interna del conjunto y sobre los procesos de evolución orbital que afectan a los cuerpos menores que coexisten con anillos planetarios.

Localización de la nueva luna descubierta junto a los anillos de Urano.

El sistema de satélites de Urano destaca por su peculiar criterio de nomenclatura: en lugar de los habituales nombres mitológicos, las lunas uranianas reciben denominaciones inspiradas en personajes de obras de William Shakespeare y Alexander Pope. Los cinco satélites principales (Titania, Oberon, Ariel, Umbriel y Miranda) fueron descubiertos entre finales del siglo XVIII y mediados del siglo XX, y constituyen las denominadas “lunas clásicas”. Aunque S/2025 U 1 aún no ha recibido un nombre oficial por parte de la Unión Astronómica Internacional, todo indica que continuará la tradición literaria del sistema.

Detalle de los anillos y satélites más próximos de Urano. Créditos: NASA/ESA

Este hallazgo se suma al renovado interés por Urano, un planeta cuyas particularidades, desde su inclinación axial extrema hasta su atmósfera rica en hielos, siguen planteando preguntas abiertas sobre su origen y evolución. La NASA y la agencia espacial China contemplan enviar misiones complejas para Urano en la década de 2030, que podrían ofrecer una caracterización detallada de su estructura interna, sus poco estudiados satélites y su complejo sistema de anillos. Según la doctora El Moutamid, este diminuto objeto recién descubierto podría ser solo uno entre muchos que permanecen ocultos, especialmente en zonas poco estudiadas por las misiones anteriores.


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Un nuevo estudio sugiere que los canales de la luna Ariel de Urano podrían ser ventanas a su interior

En los últimos años, el interés por las lunas de Urano ha aumentado considerablemente, convirtiéndose como un destino prioritario para el envío de una misión flagship para la próxima década. Un estudio reciente, liderado por la geóloga planetaria Chloe Beddingfield del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), ha identificado estructuras superficiales en Ariel que podrían funcionar como canales para el transporte de material desde su interior. Estos hallazgos, publicados el 3 de febrero en el Planetary Science Journal, respaldan la hipótesis de que procesos geológicos activos han depositado hielos de dióxido de carbono y otros compuestos carbonosos en la superficie, e incluso plantean la posibilidad de que Ariel haya albergado, o aún conserve, un océano subsuperficial.

El estudio se basa en el análisis de imágenes tomadas por la sonda Voyager 2 en su sobrevuelo de 1986, la única misión que ha visitado Urano hasta la fecha. Los investigadores han identificado que los llamados «surcos mediales», unas trincheras que atraviesan los imponentes cañones de Ariel, podrían ser centros de expansión tectónica similares a los que generan nueva corteza en los fondos oceánicos de la Tierra. Según los autores, estos surcos serían los principales conductos a través de los cuales materiales del interior de la luna emergen a la superficie.

Si esta hipótesis es correcta, los surcos mediales serían los mejores candidatos para explicar la procedencia de los depósitos de hielos de carbono en la superficie de Ariel. Hasta ahora, ninguna otra estructura superficial parece facilitar el transporte de materiales internos de manera tan evidente.

La presencia de estos rasgos geológicos ya había sido vinculada con una combinación de actividad tectónica y procesos volcánicos. Sin embargo, el nuevo estudio respalda con mayor fuerza la idea de que los surcos mediales se formaron por expansión tectónica, en lugar de simples fallas o conductos volcánicos. Uno de los argumentos más sólidos es que las paredes de los cañones que flanquean estos surcos encajan entre sí como piezas de un rompecabezas, lo que sugiere que la superficie se ha estirado a medida que material nuevo ha emergido desde el interior. Además, en algunas zonas, los suelos de los cañones muestran crestas regularmente espaciadas, similares a las marcas dejadas por una excavadora, lo que indicaría la deposición progresiva de material.

El mecanismo detrás de esta actividad tectónica estaría relacionado con el calor interno de Ariel. Según Beddingfield, la convección en el manto helado de la luna podría haber generado un flujo ascendente de material, fracturando la superficie y expandiéndola a medida que el material emergente se solidificaba. Este tipo de actividad se ha observado en otras lunas heladas del Sistema Solar, como Europa y Encélado, aunque en contextos distintos.

Las interacciones gravitacionales entre Ariel y otras lunas de Urano, como Miranda, Umbriel y Titania, han sido propuestas como un posible mecanismo que mantuvo periodos de calentamiento interno. Estudios previos han señalado que los efectos de marea podrían haber causado episodios de actividad geológica prolongada, facilitando la aparición de fracturas y posiblemente permitiendo la existencia de agua líquida bajo la superficie.

Ariel y varias de las lunas de Urano han experimentado múltiples fases de actividad geológica, probablemente impulsadas por fuerzas de marea gravitacional. Estas fuerzas, generadas por las interacciones orbitales con otras lunas, han provocado ciclos de calentamiento y enfriamiento en sus interiores. En algunos casos, estos ciclos podrían haber permitido la existencia temporal de océanos internos, como se cree que ocurrió en Miranda, otra luna de Urano. Un estudio de 2024, liderado por Tom Nordheim, del APL, propuso que estos procesos habrían mantenido un océano dentro de Miranda, e incluso que dicho océano podría seguir existiendo hoy.

La posible presencia de un océano en Ariel es un tema aún más incierto. Beddingfield advierte que, aunque la existencia de los surcos mediales sugiere un transporte activo de materiales internos, no hay pruebas concluyentes de que estén conectados con un océano subsuperficial. La profundidad y el tamaño de este posible océano son todavía desconocidos, y podría estar demasiado aislado para interactuar con la superficie. Además, aunque los hielos de dióxido de carbono han sido detectados en Ariel, no está claro si están directamente asociados con estos surcos, ya que Voyager 2 no contaba con instrumentos capaces de mapear la distribución de estos compuestos en detalle.

La comunidad científica subrayó la necesidad de una misión específica a Urano y sus lunas. En el informe Decadal Survey 2022, elaborado como recomendación por la comunidad científica para la NASA aunque no es vinculante, identificó al sistema de Urano y sus lunas como un objetivo prioritario para la exploración planetaria en la próxima década. En este marco, se ha propuesto el desarrollo de una misión que incluya un orbitador y una sonda atmosférica, con el propósito de analizar en profundidad el gigante de hielo y estudiar con mayor detalle sus lunas.

El investigador del APL, Richard Cartwright, destaca la importancia de enviar un orbitador que realice sobresvuelos cercanos de Ariel, permitiendo un análisis detallado de la composición de sus surcos mediales. La detección de altas concentraciones de moléculas de carbono en estas estructuras reforzaría la hipótesis de que estos surcos actúan como ventanas al interior de la luna, proporcionando valiosas pistas sobre su evolución geológica y su potencial para albergar un océano subsuperficial.


Referencias y más información:

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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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