Un científico planetario de la Universidad de California, Berkeley, propone esta teoría alternativa sobre lo que se esconde bajo las espesas y azuladas atmósferas de hidrógeno y helio
Capas de agua e hidrocarburos que, como el petróleo y el agua, no se mezclan pueden explicar los inusuales campos magnéticos de Urano y Neptuno.
Un científico planetario de la Universidad de California, Berkeley, propone esta teoría alternativa sobre lo que se esconde bajo las espesas y azuladas atmósferas de hidrógeno y helio de estos mundos exteriores del Sistema Solar.
En un artículo que aparece en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, Burkhard Militzer sostiene que justo debajo de las capas de nubes hay un océano profundo de agua y, debajo de éste, un fluido altamente comprimido de carbono, nitrógeno e hidrógeno.
Las simulaciones por ordenador muestran que, con las temperaturas y presiones del interior de los planetas, una combinación de agua (H2O), metano (CH3) y amoníaco (NH3) se separaría de forma natural en dos capas, principalmente porque el hidrógeno se vería extraído del metano y el amoníaco que componen gran parte del interior profundo.
Estas capas inmiscibles explicarían por qué ni Urano ni Neptuno tienen un campo magnético como el de la Tierra. Ese fue uno de los sorprendentes descubrimientos sobre los gigantes de hielo de nuestro sistema solar realizados por la misión Voyager 2 a finales de los años 80.
“Ahora tenemos, diría yo, una buena teoría de por qué Urano y Neptuno tienen campos realmente diferentes, y es muy diferente de la Tierra, Júpiter y Saturno”, dijo en un comunicado Militzer, profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la UC Berkeley. “No lo sabíamos antes. Es como el aceite y el agua, excepto que el aceite se va hacia abajo porque se pierde hidrógeno”.
Si otros sistemas estelares tienen composiciones similares a la nuestra, dijo Militzer, los gigantes de hielo alrededor de esas estrellas bien podrían tener estructuras internas similares. Los planetas del tamaño de Urano y Neptuno, los llamados planetas subneptunianos, se encuentran entre los exoplanetas más comunes descubiertos hasta la fecha.
A medida que un planeta se enfría desde su superficie hacia abajo, el material frío y más denso se hunde, mientras que las gotas de fluido más caliente se elevan como agua hirviendo, un proceso llamado convección. Si el interior es conductor de electricidad, una capa gruesa de material convectivo generará un campo magnético dipolar similar al de un imán de barra.
El campo dipolar de la Tierra, creado por su núcleo exterior de hierro líquido, produce un campo magnético que se extiende desde el Polo Norte hasta el Polo Sur y es la razón por la que las brújulas apuntan hacia los polos.
Pero la Voyager 2 descubrió que ninguno de los dos gigantes de hielo tiene un campo dipolar de este tipo, solo campos magnéticos desorganizados. Esto implica que no hay movimiento convectivo de material en una capa gruesa en el interior profundo de los planetas.
Para explicar estas observaciones, dos grupos de investigación independientes propusieron hace más de 20 años que los planetas debían tener capas que no se pueden mezclar, lo que impedía la convección a gran escala y un campo magnético dipolar global. Sin embargo, la convección en una de las capas podría producir un campo magnético desorganizado, pero ninguno de los grupos pudo explicar de qué estaban hechas estas capas que no se mezclaban.
Hace diez años, Militzer intentó resolver el problema en repetidas ocasiones, utilizando simulaciones por ordenador de unos 100 átomos con proporciones de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno que reflejaban la composición conocida de los elementos en el sistema solar primitivo.
A las presiones y temperaturas predichas para el interior de los planetas (3,4 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra y 4.750 Kelvin, respectivamente), no pudo encontrar una manera de que se formaran las capas.
El año pasado, sin embargo, con la ayuda del aprendizaje automático, pudo ejecutar un modelo informático que simulaba el comportamiento de 540 átomos y, para su sorpresa, descubrió que las capas se forman de forma natural a medida que los átomos se calientan y se comprimen.
La cantidad de hidrógeno extraído aumenta con la presión y la profundidad, formando una capa estratificada estable de carbono-nitrógeno-hidrógeno, casi como un polímero plástico, dijo. Mientras que la capa superior, rica en agua, probablemente se convecte para producir el campo magnético desorganizado observado, la capa estratificada más profunda, rica en hidrocarburos, no puede.
Cuando modeló la gravedad producida por un Urano y Neptuno en capas, los campos de gravedad coincidieron con los medidos por la Voyager 2 hace casi 40 años.
Militzer predice que debajo de la atmósfera de Urano, de 4.800 kilómetros de espesor, se encuentra una capa rica en agua de unos 8.000 kilómetros de espesor y, debajo de ésta, una capa rica en hidrocarburos también de unos 8.000 kilómetros de espesor. Su núcleo rocoso tiene aproximadamente el tamaño del planeta Mercurio.
Aunque Neptuno es más masivo que Urano, tiene un diámetro menor, una atmósfera más delgada, pero capas ricas en agua e hidrocarburos de espesor similar. Su núcleo rocoso es ligeramente más grande que el de Urano, aproximadamente del tamaño de Marte.
Encuentre la nota en: https://www.cronica.com.mx/academia/2024/12/02/agua-e-hidrocarburos-explican-los-campos-magneticos-de-urano-y-neptuno/
