Neptuno (Planeta): concepto y características
Neptuno es el octavo planeta en cuanto a su distancia al Sol y el cuarto en términos de tamaño. Su descubrimiento en 1846 es considerado uno de los logros más notables de la astronomía matemática. Para dar explicación a las irregularidades observadas en la órbita de Urano, el astrónomo francés Urbain Le Verrier predijo la existencia de un nuevo planeta y determinó su ubicación.
Ese mismo año, el astrónomo alemán Johann Gottfried Galle lo localizó a tan solo 1° de la posición prevista. A su vez, el matemático británico John Couch Adams también había calculado la ubicación de Neptuno, pero los astrónomos del Reino Unido no reaccionaron con suficiente rapidez para anunciar el hallazgo.
Índice de contenidos
Introducción
Neptuno se encuentra a una distancia media de 4.500 millones de kilómetros del Sol y tiene un diámetro medio de aproximadamente 49.400 km, lo que lo hace casi 3,8 veces más grande que la Tierra. En términos de volumen, es aproximadamente 72 veces más grande, su masa es 17 veces mayor y su densidad media es solo 0,31 veces la de la Tierra, o 1,7 veces la de agua. El planeta tiene un albedo elevado, reflejando el 84% de la luz solar que recibe. Su rotación dura cerca de 16 horas, mientras que su periodo sideral de revolución es de 164,79 años. El campo magnético de Neptuno está inclinado más de 50° en relación con su eje de rotación.
Con una magnitud estelar media de 7,8, Neptuno no es visible a simple vista, pero puede ser observado con un telescopio pequeño, donde aparece como un pequeño disco de color azul verdoso. Los científicos suponen que Neptuno debe contar con una fuente interna de calor, ya que su temperatura superficial es similar a la de Urano, a pesar de estar más cerca del Sol en unos 1.500 km.
Su atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, pero contiene más del 3% de metano, lo que le da su característico color azul. El clima en Neptuno se caracteriza por intensas tormentas y vientos extremadamente fuertes, que superan los 1.400 km/h, los más rápidos del Sistema Solar.
A través de observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble en 1996, 1998 y 2002, se detectó un aumento progresivo en el brillo y la anchura de las bandas nubosas en su hemisferio sur. Este incremento de brillo, que parece haber comenzado en 1980, fue interpretado como una variación estacional, debido a la inclinación de su eje de rotación respecto al plano de su órbita. Al igual que en la Tierra, Neptuno experimenta cuatro estaciones, pero cada una de ellas dura más de 40 años debido a su largo periodo de revolución.
Después del descubrimiento de Urano, se notó que las órbitas de Urano, Saturno y Júpiter no seguían las trayectorias predichas por las leyes de Kepler y Newton. De forma independiente, los astrónomos Adams y Le Verrier calcularon la ubicación de un planeta hipotético, Neptuno, que fue finalmente encontrado por Galle el 23 de septiembre de 1846, a menos de un grado de la posición estimada por Le Verrier. Sin embargo, más tarde se descubrió que Galileo había observado Neptuno en 1612, aunque lo había confundido con una estrella.
Neptuno es un planeta de gran actividad, con manchas en su atmósfera que recuerdan a las tormentas de Júpiter. La más grande, conocida como la Gran Mancha Oscura, tenía un tamaño comparable al de la Tierra, pero desapareció en 1994, siendo reemplazada por otra. Además, en Neptuno se registran los vientos más intensos de todo el Sistema Solar.
En cuanto a su composición, Neptuno es bastante similar a Urano, y ambos se distinguen de los otros gigantes gaseosos, Júpiter y Saturno, por sus características particulares. Su atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, con trazas de hidrocarburos y, posiblemente, nitrógeno. A diferencia de Júpiter y Saturno, Neptuno contiene una mayor proporción de hielos, como agua (H₂O), amoníaco (NH₃) y metano (CH₄). Debido a estas características, los científicos suelen clasificar a Urano y Neptuno como “gigantes helados”, para diferenciarlos de los gigantes gaseosos. El interior de Neptuno, similar al de Urano, está compuesto principalmente de hielos y roca, mientras que el metano presente en las capas exteriores contribuye a su llamativo color azul.
Historia
Descubrimiento
El planeta Neptuno fue observado por primera vez por Galileo en 1612 y 1613, aunque lo confundió con una estrella debido a su proximidad a Júpiter. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX cuando se descubrió su existencia de manera definitiva. En 1821, Alexis Bouvard publicó la órbita de Urano, pero las observaciones mostraron perturbaciones que sugirieron la influencia de un cuerpo desconocido. En 1843, John Couch Adams calculó la órbita de un posible octavo planeta basado en esas anomalías. Sus cálculos fueron enviados al Astrónomo Real, Sir George Airy, pero nunca se concretaron.
De forma independiente, Urbain Le Verrier realizó sus propios cálculos y, en 1846, publicó las predicciones de la ubicación de Neptuno. Mientras tanto, John Herschel comenzó a promover el enfoque matemático para la búsqueda del nuevo planeta, lo que llevó a James Challis a iniciar una búsqueda en julio de 1846, aunque sin éxito. Le Verrier, por su parte, convenció a Johann Gottfried Galle para que buscara el planeta, y el 23 de septiembre de 1846, Neptuno fue descubierto exactamente donde Le Verrier había predicho. Aunque Challis había observado el planeta dos veces en agosto de ese año, no se dio cuenta de lo que había visto.
Este descubrimiento generó una rivalidad entre los científicos británicos y franceses sobre quién tenía derecho al crédito, y aunque se llegó a un consenso de que ambos, Le Verrier y Adams, merecían compartir el mérito, los historiadores han revisado esta historia con la aparición de los “Documentos de Neptuno” en 1998, sugiriendo que Adams no merece el mismo reconocimiento.
Nombre
Tras el descubrimiento, Neptuno fue inicialmente conocido como “el planeta que sigue a Urano” o “el planeta de Le Verrier”. Varias propuestas de nombres surgieron, como “Janus” por parte de Galle y “Océano” por Challis. Le Verrier sugirió llamar al planeta “Le Verrier”, pero esta propuesta no fue bien recibida fuera de Francia.
En un momento posterior, Adams sugirió cambiar el nombre de Urano por “Georgia” y Le Verrier propuso “Neptuno”. El nombre Neptuno fue finalmente aceptado, respaldado por Struve en la Academia de Ciencias de San Petersburgo en 1846. Neptuno, en la mitología romana, es el dios del mar, y este nombre se ajustaba a la tradición de nombrar los planetas según deidades romanas.
El nombre de Neptuno se traduce como “estrella del rey del mar” en varios idiomas asiáticos, como chino, coreano, japonés y vietnamita. En India, el planeta es conocido como Varuna, el dios hindú del mar, equivalente a Poseidón en la mitología griega.
Estatus
Hasta 1930, Neptuno fue el planeta más lejano conocido. Con el descubrimiento de Plutón en 1930, Neptuno pasó a ser el penúltimo planeta del sistema solar, excepto durante un período entre 1979 y 1999 cuando la órbita de Plutón lo acercó a Neptuno. En 1992, el descubrimiento del cinturón de Kuiper llevó a un debate sobre si Plutón debía considerarse un planeta o parte de esa estructura. En 2006, la Unión Astronómica Internacional reclasificó a Plutón como un “planeta enano”, lo que devolvió a Neptuno su posición como el último planeta del sistema solar.
Características físicas
Estructura interna de Neptuno
La estructura interna de Neptuno comparte similitudes con la de Urano. Está compuesta por un núcleo rocoso, cubierto por una capa de hielo, que está oculto bajo una atmósfera densa. El núcleo rocoso está rodeado por un manto que consta de una mezcla de roca fundida, agua, amoníaco líquido y metano. La capa externa está formada por gas caliente compuesto de hidrógeno, helio, agua y metano.
La estructura de Neptuno está formada por capas diferenciadas. Su atmósfera, que representa entre el 5% y el 10% de la masa del planeta, se extiende desde la superficie hasta profundidades de hasta el 20% hacia el núcleo. A medida que aumenta la profundidad, la atmósfera se convierte en un fluido denso, extremadamente caliente, y se cree que las temperaturas internas pueden llegar a los 4700°C. En profundidades de 7000 km, las condiciones permiten la descomposición del metano en cristales de diamante que se precipitan hacia el núcleo.
Atmósfera de Neptuno
A pesar de estar tan lejos del Sol, Neptuno emite más calor del que recibe. Se cree que este calor proviene de su formación inicial o de reacciones químicas que liberan calor en su interior. Este calor interno contribuye a fenómenos climáticos intensos como la Gran Mancha Oscura, una tormenta descubierta por la sonda Voyager 2 en 1989.
El color de Neptuno es principalmente azul, debido a la absorción de luz roja por el metano en su atmósfera. Esta atmósfera está compuesta mayormente por hidrógeno (80%) y helio (19%), con pequeñas cantidades de metano. Además, Neptuno experimenta fuertes vientos de hasta 2000 km/h, los más rápidos en el Sistema Solar. La atmósfera tiene dos regiones: la troposfera (donde la temperatura disminuye con la altitud) y la estratosfera (donde la temperatura aumenta). En la troposfera se generan fenómenos meteorológicos, mientras que en la estratosfera se observa una bruma de productos derivados del metano, como etano y acetileno.
Magnetósfera de Neptuno
El campo magnético de Neptuno, similar al de Urano, está inclinado en 47° respecto a su eje de rotación y desplazado unos 13,500 km del centro del planeta. El campo magnético de Neptuno es complejo y tiene una importante contribución de un momento cuadrupolar, lo que le da una geometría única. Este campo magnético se genera por movimientos convectivos de fluidos conductores en la capa interna del planeta. El arco de choque de Neptuno, donde la magnetósfera frena el viento solar, se encuentra a unas 34.9 veces la distancia de su radio, y la magnetosfera puede extenderse hasta 72 radios de Neptuno.
Clima
La meteorología de Neptuno se caracteriza por sistemas tormentosos muy dinámicos, con vientos extremadamente fuertes que pueden alcanzar velocidades cercanas a los 600 m/s (2200 km/h), lo que los coloca casi en el rango de flujo supersónico. Sin embargo, se observa que las velocidades del viento varían considerablemente, con vientos predominantes en dirección este de 20 m/s hasta vientos hacia el oeste que alcanzan los 325 m/s. En la parte superior de las nubes, las velocidades de viento son aún mayores, variando entre 400 m/s en el ecuador y 250 m/s en los polos.
El patrón general de vientos en Neptuno muestra una circulación que va en dirección opuesta a la rotación del planeta, lo que genera un fenómeno peculiar en las latitudes altas con vientos avanzados en lugar de vientos regresivos en las latitudes más bajas. Un ejemplo notable es el chorro de alta velocidad en los 70° S de latitud, que viaja a 300 m/s.
La actividad meteorológica de Neptuno es más intensa que la de Urano, como se evidenció en el sobrevuelo de la sonda Voyager 2 en 1989. A diferencia de Urano, donde no se observó actividad meteorológica comparable, Neptuno mostró fenómenos meteorológicos significativos. Además, se descubrió que la troposfera superior en el polo sur de Neptuno era unos 10 K más caliente que el resto del planeta, lo que permitió que el metano escapara a la estratosfera cerca del polo.
Esta región más cálida se debe a la inclinación axial de Neptuno, que ha expuesto el polo sur al Sol durante el último cuarto de su largo año (aproximadamente 40 años terrestres). Este fenómeno cambiará a medida que el planeta se desplace hacia el lado opuesto del Sol, iluminando el polo norte y haciendo que la liberación de metano se desplace hacia el norte. Además, los cambios estacionales han alterado las bandas de nubes en el hemisferio sur, aumentando tanto su tamaño como su albedo, un fenómeno que se ha observado desde 1980 y que se espera dure hasta alrededor de 2020. Las estaciones en Neptuno duran 40 años debido a la duración de su órbita.
El redescubrimiento de Neptuno
La exploración de Neptuno comenzó con la sonda Voyager 2, lanzada el 20 de agosto de 1977, 16 días antes que su gemela Voyager 1. A diferencia de su hermana, la Voyager 2 siguió una trayectoria más lenta, lo que le permitió explorar Júpiter, Saturno, Urano y, finalmente, Neptuno. Para alcanzar estos planetas, la nave necesitaba un lanzamiento poderoso, y, a diferencia del Voyager 1, que sufrió un mal despegue, el cohete Titán III que impulsó al Voyager 2 funcionó perfectamente, asegurando que la nave llegara a Urano y Neptuno.
El 25 de agosto de 1989, la Voyager 2 llegó a Neptuno, ciento cuarenta y tres años después de su descubrimiento. En ese momento, el conocimiento sobre este lejano planeta era limitado. Neptuno es el planeta más alejado del Sol, situado treinta veces más lejos que la Tierra, con un año de duración de 165 años terrestres. Su diámetro es cuatro veces mayor que el de la Tierra, y se conocían solo dos de sus lunas, incluida Tritón, que resultaría ser una de las más fascinantes del sistema solar. En cuestión de horas, los datos de Voyager 2 superaron casi un siglo y medio de observaciones astronómicas desde la Tierra.
Uno de los hallazgos más sorprendentes fue la Gran Mancha Oscura, un gigantesco huracán con vientos de 2000 km/h, los más violentos en el sistema solar. Curiosamente, en Neptuno, a 4.500 millones de kilómetros del Sol, la energía solar es insuficiente para generar vientos de esa magnitud. En cambio, se cree que el planeta aún libera energía a partir del proceso de contracción que ocurrió durante su formación, lo que genera estos vientos potentes, aunque los científicos aún no han comprendido completamente la estructura de estos vientos.
La Voyager 2 también descubrió anillos alrededor de Neptuno. Aunque algunos astrónomos en la Tierra habían observado fragmentos de anillos, la sonda encontró cuatro anillos completos: dos delgados y dos más anchos. Los anillos delgados se encuentran cerca de las órbitas de lunas pastoras, que parecen estabilizarlos. Los anillos más anchos están formados por material opaco, reflejando solo una pequeña fracción de la luz solar, lo que hace difícil su observación desde la Tierra. Esto sugiere que Neptuno podría tener una concentración de meteoritos mayor que la de otras zonas del sistema solar.
Antes de la llegada de Voyager 2, solo se conocía una luna de Neptuno, Tritón. Sin embargo, la sonda descubrió seis lunas nuevas, entre ellas Despina y Galatea, que también son lunas pastoras. Proteus, el satélite más grande descubierto, tiene una superficie llena de cráteres, uno de los cuales es casi la mitad del tamaño del propio satélite. A pesar de estos descubrimientos, Tritón sigue siendo la luna más interesante. Es un objeto único en el sistema solar, con características que merecen un análisis más profundo y detallado.
Satélites de Neptuno
Actualmente, Neptuno tiene dieciséis satélites conocidos. El más grande de ellos es Tritón, que posee más del 99.5% de la masa en órbita alrededor del planeta, con un diámetro de 2700 km. Tritón es especial no solo por su tamaño, sino también por su órbita retrógrada, lo que es excepcional entre los grandes satélites. En su superficie se han observado géiseres de nitrógeno, y su forma es esférica, a diferencia de otros satélites de Neptuno, que tienen formas irregulares.
Tritón se considera un objeto del Cinturón de Kuiper que fue capturado por la gravedad de Neptuno. Debido a su tamaño y características, se cree que Tritón es similar a Plutón, un objeto del Cinturón de Kuiper que fue reclasificado como un planeta enano. Además, Neptuno tiene otro satélite, Nereida, que mide 340 km de diámetro y tiene la órbita más excéntrica de todos los satélites del sistema solar, con una distancia que varía entre 1,353,600 y 9,623,700 kilómetros de Neptuno.
Antes del sobrevuelo de Voyager 2 en 1989, solo se conocían dos satélites: Tritón y Nereida. Durante el vuelo, la sonda descubrió otros seis satélites cercanos al planeta: Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa y Proteo. Estos satélites tienen órbitas interiores a la de Tritón y son pequeños, la mayoría con menos de 200 km de diámetro, lo que sugiere que podrían ser restos de una luna anterior que fue destruida o desintegrada durante la captura de Tritón. Proteo es el más grande de estos satélites, con un diámetro de 400 km.
Entre 2002 y 2003, se descubrieron cinco pequeños satélites más mediante observaciones telescópicas, los cuales se encuentran en órbitas más lejanas alrededor de Neptuno. Estos satélites fueron nombrados Halímedes, Sao, Laomedeia, Psámate y Neso. Todos tienen órbitas con alta inclinación, y tres de ellos tienen órbitas retrógradas, lo que sugiere que también fueron objetos del Cinturón de Kuiper capturados por la gravedad de Neptuno.
El 16 de julio de 2013, se anunció el descubrimiento de la luna número 14 de Neptuno, que fue nombrada provisionalmente «S/2004 N 1» y más tarde conocida como Hipocampo.
En 2021, los astrónomos Scott S. Sheppard y su equipo utilizaron el telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawái, para descubrir dos lunas adicionales, que fueron anunciadas en 2024. Estas lunas, denominadas provisionalmente S/2021 N1 y S/2002 N5, son de forma irregular y continúan ampliando el número de satélites conocidos de Neptuno.
