Urano y Neptuno podrían haberse formado con materiales de regiones distintas del disco protoplanetario que dio origen al sistema solar, según un nuevo estudio. El trabajo, firmado por Olivier Mousis, investigador del Southwest Research Institute, identificó diferencias químicas que apuntan a historias de formación separadas para estos dos gigantes helados.
La sonda Voyager 2, de la NASA, visitó a ambos gigantes helados una sola vez, por lo que sus capas profundas siguen prácticamente inexploradas. Para superar esa limitación, el equipo utilizó el monóxido de carbono detectado en la parte alta de sus atmósferas como indicador indirecto de lo que ocurre en el interior.
Gemelos solo en apariencia
Según explicó Mousis, estos mundos pueden parecer gemelos, pero sus composiciones químicas apuntan a trayectorias de formación diferentes. La atmósfera de cada uno estaría vinculada a una zona distinta del disco de polvo y gas que rodeó al Sol en sus primeros tiempos. Por lo que su parecido actual no implicaría un origen común.
El monóxido de carbono se forma en las profundidades de estos planetas, donde está químicamente relacionado con el agua, y asciende mediante la mezcla vertical. Al modelar ese recorrido, los científicos calcularon de forma indirecta cuánto oxígeno hay debajo de las nubes visibles, sin acceder a esa región.
Lo que revelan los gases detectados
Para Urano, el equipo utilizó una medición reciente de monóxido de carbono obtenida con el radiotelescopio ALMA, de alrededor de 5,6 partes por billón. En Neptuno, el nivel registrado fue aproximadamente dos órdenes de magnitud superior.
Al permitir que la mezcla vertical variara según la latitud. Los investigadores calcularon que la proporción de oxígeno respecto al hidrógeno en Urano equivale a entre 62 y 177 veces la del Sol. En Neptuno, la cifra se ubica entre 222 y 342 veces.
También estimaron relaciones de carbono a oxígeno de 0,06 a 0,52 para Urano y de 0,02 a 0,12 para Neptuno.
Dos caminos distintos de formación
La comparación de estos valores con un modelo del disco protoplanetario solar mostró que el rango superior de Urano se acerca a la proporción del propio Sol, mientras que el de Neptuno queda por debajo.
Esto sugiere que los materiales que dieron origen a Neptuno pudieron formarse cerca de la línea de hielo de agua, en una zona más próxima al Sol que su posición actual.
Los valores más bajos hallados en Urano, en cambio, encajarían con materiales originados dentro de la línea de hielo de metano. Mousis señaló que la química de Neptuno resulta difícil de explicar si se asume que se formó exactamente donde hoy lo observamos, tomando materiales del mismo reservorio cósmico que Urano.
Materiales que viajaron largas distancias
Según los modelos del equipo, los materiales que formaron Neptuno habrían recorrido una distancia considerable antes de que el planeta los acumulara. Así, dos mundos de apariencia similar pudieron alcanzar sus posiciones y características actuales por rutas evolutivas distintas.
La falta de acceso directo a las atmósferas de estos gigantes helados limita lo que se sabe sobre su composición, su interior y su formación. Según Mousis, los hallazgos también ayudan a estudiar planetas similares fuera del sistema solar.
Por qué importan estos planetas helados
Planetas de tamaño comparable al de estos dos gigantes son frecuentes alrededor de otras estrellas, lo que los convierte en referencias clave para entender cómo se forman y evolucionan los mundos a lo largo de la galaxia.
Por eso, misiones como la Uranus Orbiter and Probe, que la NASA planea lanzar en la próxima década, son relevantes para la astronomía planetaria.
Los resultados de esta investigación, firmados por T, e briand y otros investigadores, fueron publicados esta semana en la revista Astronomy & Astrophysics (A&A 714, A364). El estudio abre una nueva vía para entender cómo se forman y evolucionan planetas similares a Urano y Neptuno en toda la galaxia.
Cómo los científicos estiman el oxígeno bajo las nubes
El monóxido de carbono funciona como un indicador de las capas profundas de estos planetas. Se forma en las regiones internas, donde está químicamente conectado al agua, y asciende mediante la mezcla vertical. Al medir cuánto llega a la atmósfera visible, los científicos pueden estimar cuánto oxígeno hay debajo de las nubes sin enviar una sonda a esas regiones inaccesibles.