Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que los gigantes de hielo Urano y Neptuno son ricos en agua helada. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que también pueden tener toneladas de hielo de metano.
Los hallazgos podrían ayudar a resolver el enigma sobre cómo se formaron estos mundos helados.
Mucho sobre Urano y Neptuno sigue siendo desconocido. Estos mundos gigantes de hielo han tenido sólo una visita de una nave espacial, viajero 2, que pasó volando junto a ellos en los años 80. Como resultado, los científicos sólo tienen una idea confusa de la composición de los gigantes de hielo: por ejemplo, que contienen cantidades significativas de oxígeno, carbono e hidrógeno.
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Para aprender más sobre de qué están hechos Urano y Neptuno, los astrónomos han ideado modelos que coinciden con las propiedades físicas que han medido la Voyager 2 y los telescopios terrestres. Muchos modelos suponen que los planetas tienen una fina envoltura de hidrógeno y helio; una capa subyacente de agua superiónica comprimida y amoníaco; y un núcleo rocoso central. (El agua es lo que les da la etiqueta de “gigante de hielo”.) Algunas estimaciones sugieren que Urano y Neptuno pueden tener cada uno 50.000 veces la cantidad de agua en los océanos de la Tierra.
Pero los autores del nuevo estudio dicen que estos modelos ignoran la forma en que se formaron los gigantes de hielo. Mientras Urano y Neptuno se fusionaban a partir de la nube de polvo que rodeaba al joven sol, devoraron o acumularon objetos llamados planetesimales. El equipo dice que estos planetesimales se parecen a los cometas actuales como el 67P/Churyumov-Gerasimenko, que se originan en el Cinturón de Kuiper, la región con forma de rosquilla de cuerpos helados más allá de la órbita de Neptuno.
Sin embargo, a diferencia de los gigantes de hielo supuestamente ricos en agua, una gran fracción de estos objetos de tipo planetesimal son ricos en carbón. Entonces, “¿cómo es posible formar un gigante helado a partir de bloques de construcción pobres en hielo?” dicho Uri Malamudautor principal del estudio y científico planetario del Technion, Instituto de Tecnología de Israel.
Para resolver esta aparente paradoja, Malamud y sus coautores construyeron cientos de miles de modelos de los interiores de Urano y Neptuno. El algoritmo que utilizaron “comienza a encontrar una composición adecuada para la superficie del planeta y gradualmente avanza hacia el punto central del planeta”. Consideraron varias sustancias químicas, entre ellas el hierro, el agua y el metano, el principal componente del gas natural. Luego, intentaron determinar qué modelo se parecía más a los gigantes de hielo reales en rasgos como el radio y la masa.
De los diversos modelos que construyeron, el astrónomos Descubrió que aquellos con metano cumplían con sus criterios, ya que el metano, ya sea en trozos sólidos o, dada la presión, en un estado blando, formaba una capa gruesa entre la envoltura de hidrógeno y helio y la capa de agua. En algunos modelos, el metano representaba el 10% de la masa del planeta.
El equipo publicó sus resultados, que aún no han sido revisados por pares, en el servidor de preimpresión. arXiv en marzo.
Este metano es la clave para resolver la paradoja del hielo. El hielo podría haberse formado cuando el hidrógeno de los planetas en crecimiento reaccionó químicamente con el carbono de los planetesimales que los planetas acumularon, dijeron los investigadores. Estas reacciones ocurren bajo altas temperaturas y presiones superaltas, millones de veces la presión del aire que experimentamos en la Tierra. Estas son las condiciones exactas que los científicos creen que existían en los planetas en desarrollo.
Los hallazgos podrían proporcionar una mayor comprensión de estos planetas poco comprendidos, aunque verificar si realmente son ricos en metano sería un desafío, dijo Malamud. Ese sería un objetivo para uno de varios misiones propuestas de NASA y otras agencias espaciales que tienen como objetivo explorar Urano.