Entenderás cómo son los planetas gaseosos, acuosos y rocosos Urano y Neptuno
Redefinirás la naturaleza de Plutón
Visualizarás el Cinturón de Kuiper
Observarás el Sistema Solar exterior
Lejos, muy lejos… Urano, Neptuno, Plutón y más allá
En este capítulo
Entenderás cómo son los planetas gaseosos, acuosos y rocosos Urano y Neptuno
Redefinirás la naturaleza de Plutón
Visualizarás el Cinturón de Kuiper
Observarás el Sistema Solar exterior
A pesar de que Marte y Venus estén más cerca de la Tierra, y de que Júpiter y Saturno sean los planetas más brillantes y llamativos, observar los planetas exteriores es una experiencia mística que ofrece sus propias recompensas. En este capítulo se incluye una introducción a los dos planetas más exteriores de nuestro Sistema Solar, Urano y Neptuno, y se describe Plutón (que ahora se considera un planeta enano). También se incluye información sobre las lunas de Urano, Neptuno y Plutón; se ofrecen consejos útiles para observar estos mundos lejanos y se incluyen detalles sobre el Cinturón de Kuiper.
Éstos son los aspectos más importantes de Urano y Neptuno:
Tienen un tamaño similar, y su composición química es parecida.
Son más pequeños y densos que Júpiter y Saturno.
Cada planeta es el centro de un sistema en miniatura de lunas y anillos.
Cada planeta muestra signos de una colisión con un gran cuerpo en el pasado remoto.
Las atmósferas de Urano y Neptuno, como las de Júpiter y Saturno (consulta el capítulo 8), están compuestas principalmente por hidrógeno y helio. Sin embargo, los astrónomos llaman a Urano y Neptuno planetas de hielo porque sus atmósferas rodean núcleos de roca y agua. El agua está a tal profundidad en el interior de Urano y Neptuno y está sometida a una presión tan elevada que está en forma de líquido caliente. No obstante, hace miles de millones de años, cuando los planetas se fusionaron y unieron a partir de cuerpos más pequeños, el agua estaba helada.
Distinguirás a un auténtico científico planetario de un lego en la materia porque el científico llamará “hielo” al agua caliente que hay en el interior de Urano y Neptuno, mientras que el lego, inocentemente, dirá “agua caliente” para referirse al agua caliente. Los científicos utilizan la jerga técnica igual que los depredadores utilizan las marcas de olor: de esa forma dejan claro que ese territorio es exclusivamente suyo.
Urano tiene alrededor de 14,5 veces la masa de la Tierra, y Neptuno es igual a 17,2 veces la Tierra, pero parece que tengan más o menos el mismo tamaño. Urano es más ligero y un poco más grande, tiene un diámetro de 51.118 kilómetros en el ecuador. El diámetro ecuatorial de Neptuno es de 49.528 kilómetros.
Un día en Urano dura unas 17 horas y 14 minutos; un día en Neptuno, 16 horas y 7 minutos. Así, igual que con Júpiter y Saturno, estos dos planetas rotan más de prisa que la Tierra. A pesar de que los días en Urano y Neptuno sean más cortos que en la Tierra, los años son mucho más largos. Urano tarda unos 84 años de la Tierra en hacer un viaje alrededor del Sol, y Neptuno tarda unos 165 años.
En los siguientes apartados te explico más hechos interesantes sobre estos planetas. No te olvides de mirar las fotos de Urano y Neptuno de nuestra página web.
Las pruebas de que Urano sufrió una gran colisión o encuentro gravitatorio es que el planeta parece estar inclinado de lado. El ecuador, en vez de estar más o menos paralelo al plano de la órbita alrededor del Sol, casi forma un ángulo recto con ese plano, de manera que, según las direcciones de la Tierra, su ecuador va casi norte-sur.
A veces, el polo norte de Urano apunta hacia el Sol y la Tierra, y, a veces, el polo sur está frente a nosotros. Durante aproximadamente una cuarta parte de la órbita de 84 años de Urano alrededor del Sol, su polo norte mira más o menos hacia el Sol; aproximadamente otra cuarta parte, el polo sur mira hacia el sur; y el resto del tiempo, el Sol ilumina un amplio rango de latitudes de un polo a otro. En 2007, el Sol estaba justo encima del ecuador de Urano. Hubiera sido un buen momento para ir a la playa, si Urano tuviera una. En la Tierra, el Sol nunca está alto en el cielo en el polo norte o sur, pero en 2028, el Sol estará alto en el polo norte en Urano.
Las observaciones con el telescopio espacial Hubble y, antes, con la sonda Voyager 2, mostraron que la configuración de los cinturones de nubes de Urano es cambiante. En 2006, apareció una gran mancha oscura. Dichas configuraciones cambiantes de nubes de Urano pueden estar relacionadas con las estaciones de ese planeta.
En marzo de 2012, Urano tenía 27 lunas conocidas y una serie de anillos. Los anillos están compuestos por un material muy oscuro, probablemente roca rica en carbono, como algunos meteoritos conocidos con el nombre de condritos carbonáceos. Las lunas y los anillos de Urano orbitan en el plano de su ecuador, igual que las lunas galileanas orbitan en el plano ecuatorial de Júpiter (consulta el capítulo 8), de forma que los anillos y las órbitas de las lunas de Urano están casi en ángulos rectos respecto al plano de la órbita del planeta alrededor del Sol.
Básicamente, puedes imaginar que Urano y sus satélites son una gran diana que a veces está de cara a la Tierra y, a veces, no. Un gran objeto, o quizá varios, probablemente chocaron contra Urano hace tiempo y provocaron que quedara inclinado respecto a su posición natural.
Neptuno no está inclinado respecto a su estado natural; su ecuador es paralelo al plano de su órbita alrededor del Sol, o casi. Sus anillos son muy oscuros, como los de Urano, y probablemente estén compuestos por roca que contiene carbono.
En marzo de 2012, Neptuno tenía 13 lunas conocidas. La mayor, Tritón (que es más grande que Plutón), tiene un diámetro de 2.707 kilómetros. Visto desde el norte y desde arriba, Neptuno, como todos los planetas de nuestro Sistema Solar, gira en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del Sol. La mayoría de las lunas gira en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de sus planetas. Sin embargo, Tritón, que parece un melón cantalupo, según las fotos del Voyager 2, va a contracorriente, ya que viaja alrededor de Neptuno en el sentido de las agujas del reloj (es decir, tiene una órbita retrógrada, término que defino en el capítulo 8). Después de meditarlo, los científicos llegaron a la conclusión de que Neptuno capturó a Tritón al principio de la historia del Sistema Solar. Las opiniones de los expertos varían, pero una de las principales teorías es que, por aquel entonces, Neptuno casi colisionó con un sistema binario de dos objetos pequeños del Cinturón de Kuiper (que comento al final de este capítulo). Neptuno absorbió a Tritón, que era una mitad del sistema binario, y el otro pequeño planeta escapó. Los astrónomos necesitan más información para comprobar esta teoría.
Tritón está formado por hielo y roca, por eso se parece más a Plutón (consulta el siguiente apartado) que Urano o Neptuno. Su superficie ha sido perfilada por erupciones y flujos de material helado y no roca caliente y fundida (es el resultado del criovulcanismo que describo en el capítulo 8). En Tritón, existe agua helada, hielo seco, metano helado, monóxido de carbono helado e incluso nitrógeno helado. Este satélite no tiene muchos cráteres de impacto, probablemente porque con el tiempo se llenaron de hielo.
Los grupos medioambientales afirman que el exceso de turistas pone en peligro los parques nacionales, así que plantéate si sería buena idea visitar Tritón en vez de un parque nacional. Su paisaje es igual de extraño, y quizá tan bonito, como el parque de Yellowstone. Pero, si vas a Tritón, espera un “país de las maravillas en invierno”. La superficie tiene olas de frío y no fuentes termales, y sus géiseres arrojan largas columnas de vapor frío y no chorros de vapor extremadamente calientes. Sólo tienes que llevar un traje espacial y botas para el frío.
La atmósfera de Neptuno tiene cinturones de nubes y, a veces, aparece la denominada Gran Mancha Oscura, que puede ser una tormenta enorme, parecida a la Gran Mancha Roja de Júpiter (consulta el capítulo 8). La Gran Mancha de Júpiter aparece, se apaga y vuelve a aparecer aproximadamente en el mismo sitio, del mismo cinturón de nubes. Pero la Gran Mancha Oscura de Neptuno se detectó por primera vez en el hemisferio sur del planeta en 1989, después, desapareció, y, posteriormente, se observó la llamada Gran Mancha Oscura del Norte en el hemisferio opuesto.
Durante décadas, los astrónomos consideraron que Plutón era el planeta más distante desde el Sol en nuestro Sistema Solar (consulta la figura 9-1). De hecho, Plutón se mueve dentro de la órbita de Neptuno durante unas cuantas décadas cada 248 años, pero el último de estos períodos acabó a principios de 1999. No volverá a darse durante la vida de nadie que habite ahora en la Tierra, a menos que la investigación médica avance espectacularmente antes de que llegue el siglo XXIII. Pero Plutón fue degradado: el 24 de agosto de 2006, la Unión Astronómica Internacional votó a favor de considerarlo planeta enano.
Los planetas enanos son una nueva clase de objetos astronómicos, definidos por la Unión Astronómica Internacional como cuerpos que presentan estas características:
Orbitan alrededor del Sol (frente a los que orbitan alrededor de otro cuerpo, como un planeta).
Son lo suficientemente masivos para que su propia gravedad los haga esféricos.
No han “despejado las inmediaciones” de sus órbitas.
He puesto comillas en el tercer punto porque eso es lo que dijo la Unión Astronómica Internacional, pero muchos astrónomos no creen que haya una explicación clara de lo que significa “despejar las inmediaciones” de sus órbitas. La idea general es que la gravedad de un planeta perturba los objetos que están en órbitas cercanas (pero no las lunas del planeta), de modo que los objetos (como asteroides y cometas) son arrojados a órbitas que les llevan lejos de las inmediaciones del planeta. Muchos objetos del Cinturón de Kuiper (consulta la parte final de este capítulo) están en las inmediaciones de Plutón, así que se supone que Plutón no ha despejado su zona. Sin embargo, cientos de los denominados asteroides troyanos están en la órbita de Júpiter y nadie niega el estatus de planeta a Júpiter. ¿La Unión Astronómica Internacional atacó a Plutón porque era demasiado pequeño para defenderse? Para obtener más información sobre esta controversia, recomiendo inmodestamente Pluton Confidential: An Insider Account of the Ongoing Battles over the Status of Pluto, que escribimos Laurence A. Marschall y yo (BenBella Books, 2009). Mientras, sigue pensando en Plutón, aunque sólo sea un planeta enano.
Figura 9-1:
Plutón es misterioso, rocoso y de hielo
Plutón está tan lejos que los científicos no saben gran cosa de su geografía. Su órbita elíptica elongada lo lleva desde unas 29,7 UA, o 4.400 millones de kilómetros del Sol, hasta 49,5 UA, o 7.400 millones de kilómetros de distancia.
Las imágenes del telescopio espacial Hubble muestran zonas claras y oscuras en Plutón, que pueden corresponder a zonas de hielo reciente y antiguo respectivamente. Pero eso es todo los que los científicos pueden decir. Los investigadores del telescopio Hubble trazaron un mapa de algunas de las imágenes en un globo de Plutón. En www.hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2010/06/video/b/ puedes ver una animación del globo de Plutón girando sobre su eje, que muestra la superficie del planeta enano.
En 2006, la NASA lanzó la primera sonda espacial a Plutón, llamada New Horizons. Llegará a Plutón en 2015 y, entonces, se dirigirá al Cinturón de Kuiper, una zona más allá de Neptuno en la que abundan los cuerpos pequeños y de hielo (si quieres ampliar esta información, consulta el apartado “Abróchate el Cinturón de Kuiper” que aparece más adelante en este capítulo). Puedes consultar el avance y los descubrimientos de esta sonda en www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/in dex.html.
Plutón, al igual que Urano, está inclinado de un lado. Su ecuador está inclinado unos 120° respecto al plano de su órbita. Los astrónomos suponen que Plutón, como Urano, experimentó una gran colisión. Probablemente, el cuerpo contra el que chocó procedía del Cinturón de Kuiper. El impacto afectó a Plutón y lo dejó con esa gran inclinación. Los escombros de la colisión se condensaron y formaron la gran luna de Plutón, Caronte, de forma parecida a como se cree que se formó nuestra Luna a partir de un gran impacto en la Tierra (consulta el capítulo 5).
Utilizando el telescopio espacial Hubble, desde 2004 los astrónomos han descubierto cuatro lunas más pequeñas de Plutón. Como mínimo tres de ellas orbitan alrededor del planeta enano en el mismo plano que Caronte y probablemente se formaron a partir del mismo impacto.
Plutón tarda 6 días, 9 horas y 18 minutos en girar una vez sobre su eje, y Caronte orbita una vez alrededor del planeta exactamente en el mismo período de tiempo. Así, los mismos hemisferios de Plutón y Caronte siempre se miran, están uno delante del otro. En el sistema Tierra-Luna, un hemisferio de la Luna siempre está de cara a la Tierra, pero no se da el caso inverso. Quien esté en la cara visible de la Luna puede ver todo el planeta durante un día terrestre, pero quien esté en Caronte nunca podrá ver más de la mitad de Plutón.
Tanto Plutón como Caronte son mundos de hielo y roca y, a diferencia de Urano y Neptuno, su hielo es de verdad, no descongelado. Su temperatura superficial es de –233 °C, por lo que en Plutón se congela todo: en su superficie podemos encontrar agua helada, hielo de metano, hielo de nitrógeno, hielo de amoníaco e incluso monóxido de carbono helado. ¡Me canso al pensarlo! En Caronte, los científicos han detectado algunas de estas sustancias, pero no todas. La atmósfera de Plutón contiene metano, nitrógeno y monóxido de carbono y cambia con el tiempo. Desde el año 2000, la atmósfera se ha estado expandiendo, pero no lo ha hecho de forma uniforme en todas direcciones. El monóxido de carbono gaseoso de Plutón parece moverse hacia afuera, en dirección a Caronte, casi como la cola de gas de un cometa (si quieres más información sobre los cometas y sus colas, consulta el capítulo 4).
Cabe señalar que Plutón no es ártico de manera uniforme. Los astrónomos sospechan que tiene algunos “oasis tropicales” en los que la temperatura alcanza los –213 °C.
Plutón tiene 2.300 kilómetros de diámetro, así que es mucho más pequeño que cualquiera de los ocho planetas del Sistema Solar. Plutón ni siquiera llega al tamaño de las cuatro lunas galileanas de Júpiter, la luna Titán de Saturno ni la Tritón de Neptuno. (Describo todas estas lunas en el capítulo 8.) De hecho, Plutón tiene menos de dos veces el tamaño de Caronte, que tiene 1.207 kilómetros de ancho. Antes de que Plutón fuera reclasificado como planeta enano, algunos astrónomos consideraban que Plutón y Caronte eran un planeta doble.
Los científicos estiman que unos setenta mil cuerpos helados con un diámetro de más de 100 kilómetros orbitan entre la órbita de Neptuno y una distancia de 50 ua del Sol. Esa zona recibe el nombre de Cinturón de Kuiper, en honor al astrónomo Gerard P. Kuiper, uno de los primeros científicos que predijo su existencia, y los objetos que se encuentran en ella son los KBO (Kuiper Belt Objects; Objetos del Cinturón de Kuiper). Casi todos los KBO están más allá del alcance de los telescopios domésticos, a menos que tu patio se encuentre en el Observatorio Palomar o en un centro similar (los aficionados que tengan telescopios lo bastante grandes podrán ver Plutón, que ahora se identifica como el primer KBO conocido, además de como planeta enano). En 1992, los astrónomos David Jewitt y Jane Luu descubrieron el primer KBO que no era Plutón. Desde entonces, los investigadores han descubierto más de mil.
Entre los muchos KBO que han descubierto los astrónomos desde 1992, algunos rivalizan con Plutón por su tamaño y, como mínimo uno, Eris, puede que sea ligeramente mayor. Eris también es un planeta enano y tiene como mínimo una luna, Disnomia.
Muchos de los KBO conocidos comparten tres propiedades con Plutón:
Tienen órbitas muy elípticas.
Sus planos orbitales están inclinados en un ángulo importante respecto al plano de la órbita de la Tierra.
Describen dos órbitas completas en torno al Sol en aproximadamente el mismo tiempo que tarda Neptuno en recorrer tres órbitas (496 años para dos órbitas de Plutón y 491 años para tres de Neptuno). Este efecto recibe el nombre de resonancia y hace que Plutón y Neptuno no colisionen y ni siquiera se acerquen entre sí, a pesar de que sus órbitas se crucen.
Plutón está a salvo de perturbaciones por la poderosa gravedad de Neptuno, que es mucho mayor, al igual que los KBO que comparten estas tres propiedades (llamados plutinos, que significa ‘pequeños Plutones’).
Otros objetos orbitan más allá de Neptuno y Plutón, pero, como los KBO, no pueden ser muy masivos porque, si lo fueran, su efecto gravitatorio sobre otros objetos conocidos ya los habría delatado. Uno de estos cuerpos transneptunianos, llamado Sedna, fue descubierto en marzo de 2004 a una distancia de 90 ua del Sol, mucho más allá de las 50 ua de distancia en la que parece extinguirse el Cinturón de Kuiper. El tamaño de Sedna no se conoce con precisión, pero probablemente sea mucho más pequeño que Plutón. Algunos astrónomos creen que Sedna forma parte de la Nube de Oort, una enorme colección de cometas distantes que describo en el capítulo 4. Los únicos planetas grandes que hay más allá de Neptuno son los de otras estrellas (consulta el capítulo 14).
Puedes encontrar más información sobre los KBO en la web Cinturón de Kuiper del profesor David Jewitt, de la Universidad de California: www2.ess.ucla.edu/~jewitt/kb.html.
A medida que adquieras experiencia, podrás localizar los planetas exteriores Urano y Neptuno, pero el diminuto Plutón quizá quede más allá de tu alcance visual. La primera vez que busques alguno de estos objetos distantes, pide ayuda a un astrónomo más experimentado que tú, a no ser que tengas un telescopio que apunte de forma automática (recomiendo dos telescopios de este tipo en el capítulo 3). Aunque dispongas de un telescopio de esta clase, es aconsejable contar con la ayuda de tus amigos.
El Observer’s Handbook anual de la Real Sociedad Astronómica de Canadá (www.rasc.ca) ofrece mapas de las posiciones de los planetas durante el año. También puedes encontrar mapas similares en las revistas de astronomía (consulta el capítulo 2).
Urano fue descubierto con un telescopio, aunque a veces brilla tanto que casi es visible a simple vista, si las condiciones de observación son excelentes. Cuando tengas más experiencia, probablemente serás capaz de localizarlo con unos prismáticos. A través de tu telescopio, puedes distinguir Urano de una estrella, gracias a:
Su pequeño disco, de pocos segundos de arco de diámetro (definido en el capítulo 6).
Su movimiento lento a través del fondo de estrellas tenues.
El disco de Urano tiene un tono verde pálido; cuando las condiciones de observación sean buenas podrás divisar el disco con un ocular de alta potencia. (En el capítulo 3 tienes más información sobre telescopios y oculares.) Si haces un dibujo de su posición relativa entre las estrellas dentro de tu campo de visión, podrás detectar el movimiento de Urano. Para este objetivo, utiliza un ocular de baja potencia, que te permitirá ampliar el campo de visión y ver más estrellas. Mira de nuevo al cabo de varias horas o la noche siguiente, y vuelve a dibujar.
En marzo de 2012, Urano tenía 27 lunas conocidas. Aunque puedas ver algunas de sus lunas más grandes con grandes telescopios de aficionados, se estudian mejor con los potentes telescopios de los observatorios. Los anillos oscuros de Urano pueden detectarse con el telescopio espacial Hubble y con imágenes tomadas con telescopios muy grandes desde la Tierra, pero no se pueden ver con instrumentos de aficionados.
Puedes ver imágenes de Urano y de sus anillos tomadas desde el telescopio espacial Hubble en www.hubblesite.org/newscenter/archive/search.php?query=uranus+view:images. En la web del Planetary Photojournal, http://photojournal.jpl.nasa.gov, encontrarás imágenes de Urano, de sus lunas y de sus anillos tomadas desde la sonda espacial Voyager 2; basta con hacer clic en la imagen de Urano (Voyager 2 es la única nave espacial que ha visitado Urano).
En el cielo, Neptuno parece más tenue que Urano, pero llega a tener un brillo de magnitud 8 (en el capítulo 1 encontrarás más información sobre magnitudes). Si Urano te parece difícil de observar, Neptuno te parecerá aún más complicado cuando no esté en su máximo punto de brillo. Realmente, hay que esforzarse mucho para ver Neptuno cuando no está en su momento más brillante.
Neptuno tiene más o menos el mismo tamaño real que Urano, pero orbita mucho más lejos. Por eso, a través de un telescopio, su disco aparente es más pequeño. Puede que necesites un telescopio grande para diferenciarlo de una estrella. Si eres bueno a la hora de percibir tonos pálidos en objetos tenues vistos a través de un telescopio, te darás cuenta de que Neptuno tiene un tono azul.
Como Neptuno orbita más lejos del Sol que Urano, se mueve a una velocidad más lenta. Esa velocidad más lenta combinada con una mayor distancia desde la Tierra implica que la velocidad angular a través del cielo en segundos de arco al día (consulta el capítulo 6) es “normalmente” inferior en Neptuno que en Urano. Por eso quizá debas esperar una o dos noches más para asegurarte de haber visto a Neptuno moviéndose a través del fondo de estrellas.
Digo “normalmente” porque Urano y Neptuno, como todos los planetas más allá de la órbita de la Tierra, en ocasiones muestran un movimiento retrógrado (consulta el capítulo 6), y parece que, de vez en cuando, ralenticen el ritmo e inviertan su dirección. Si consigues ver a Urano cuando cambia de dirección en el cielo, su movimiento aparente es mucho más lento de lo normal; en cambio, Neptuno puede que vaya a toda velocidad en ese momento.
En marzo de 2012, Neptuno tenía 13 lunas conocidas. La más grande es Tritón (consulta el apartado anterior “A contracorriente: Neptuno y su mayor luna” para obtener más información sobre Tritón). Cuando sepas cómo localizar Neptuno, busca Tritón con un telescopio de 15 centímetros de diámetro o más en una noche oscura y despejada. Tiene una órbita grande, de entre 8 y 17 segundos de arco desde Neptuno (entre cuatro y ocho diámetros de Neptuno), así que puede que confundas Tritón con una estrella. Si dibujas Neptuno y las “estrellas” tenues que lo rodean durante varias noches, podrás encontrar qué “estrella” se mueve con él a través del fondo de estrellas y que también se mueve alrededor de Neptuno. Tritón tarda casi seis días en describir una órbita completa alrededor del planeta.
Puedes ver imágenes de Neptuno y de sus lunas tomadas por la sonda espacial Voyager 2 en la página web http://photojournal.jpl.nasa.gov, de Planetary Photojournal, haciendo clic en el vínculo de Neptuno. Las imágenes recogidas por el telescopio espacial Hubble puedes encontrarlas en www.hubblesite.org/newscenter/archive/search.php?query=neptune+view:images.
Plutón es mucho más difícil de ver que cualquier planeta del Sistema Solar. Orbita lejos y es pequeño. Normalmente, Plutón es de magnitud 14 (consulta el capítulo 1 para informarte sobre las magnitudes). Actualmente, se está separando del Sol y de la Tierra, y seguirá separándose durante muchos años mientras recorre su órbita de 248 años.
Hay aficionados avezados que afirman haber visto Plutón con telescopios de 15 centímetros, pero yo te recomiendo que, como mínimo, utilices uno de 20 centímetros.
La luna más grande de Plutón, Caronte, orbita muy cerca del planeta enano y le da una vuelta en sólo 6 días, 9 horas y 18 minutos. Únicamente se puede distinguir con potentes telescopios de observatorios.