Las nubes que desaparecen de Neptuno están vinculadas al ciclo solar
Los astrónomos han descubierto un vínculo entre la cambiante abundancia de nubes de Neptuno y el ciclo solar de 11 años, en el que los aumentos y disminuciones de los campos magnéticos entrelazados del Sol impulsan la actividad solar.
 |
| Esta secuencia de imágenes del Telescopio Espacial Hubble registra el aumento y disminución de la cantidad de nubes en Neptuno. Este largo conjunto de observaciones muestra que el número de nubes crece cada vez más después de un pico en el ciclo solar, donde el nivel de actividad del Sol sube y baja rítmicamente durante un período de 11 años. Los cambios químicos son causados por la fotoquímica, que ocurre en lo alto de la atmósfera superior de Neptuno y tarda en formar nubes. En 1989, la nave espacial Voyager 2 de la NASA proporcionó las primeras imágenes en primer plano de nubes lineales y brillantes, que recuerdan a los cirros de la Tierra, vistas en lo alto de la atmósfera de Neptuno. Se forman sobre la mayor parte del metano en la atmósfera de Neptuno y reflejan todos los colores de la luz solar, lo que los hace blancos. Hubble continúa donde lo dejó el breve sobrevuelo de la Voyager y vigila continuamente el planeta cada año. Créditos de Ciencias: NASA, ESA, Erandi Chávez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley) |
Este descubrimiento se basa en tres décadas de observaciones de Neptuno capturadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Observatorio W. M. Keck en Hawaii, así como en datos del Observatorio Lick en California.
El vínculo entre Neptuno y la actividad solar sorprende a los científicos planetarios porque Neptuno es el planeta principal más lejano de nuestro sistema solar y recibe luz solar con aproximadamente el 0,1% de la intensidad que recibe la Tierra. Sin embargo, el clima nublado global de Neptuno parece estar impulsado por la actividad solar, y no por las cuatro estaciones del planeta, cada una de las cuales dura aproximadamente 40 años.
En la actualidad, la cobertura de nubes que se observa en Neptuno es extremadamente baja, con la excepción de algunas nubes que se ciernen sobre el polo sur del planeta gigante. Un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad de California (UC) Berkeley descubrió que la abundancia de nubes que normalmente se ven en las latitudes medias del gigante helado comenzó a desvanecerse en 2019.
"Me sorprendió la rapidez con la que desaparecieron las nubes en Neptuno", dijo Imke de Pater, profesora emérita de astronomía en UC Berkeley y autora principal del estudio. "Básicamente, vimos caer la actividad de la nube en unos pocos meses", dijo.
"Incluso ahora, cuatro años después, las imágenes más recientes que tomamos en junio pasado todavía muestran que las nubes no han regresado a sus niveles anteriores", dijo Erandi Chávez, estudiante de posgrado en el Centro de Astrofísica | Harvard-Smithsonian (CfA) en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio cuando era estudiante de astronomía en UC Berkeley. "Esto es extremadamente emocionante e inesperado, especialmente porque el período anterior de baja actividad de nubes de Neptuno no fue tan dramático y prolongado".
Para monitorear la evolución de la apariencia de Neptuno, Chávez y su equipo analizaron imágenes del Observatorio Keck tomadas de 2002 a 2022, las observaciones de archivo del Telescopio Espacial Hubble que comenzaron en 1994 y datos del Observatorio Lick en California de 2018 a 2019.
En los últimos años, las observaciones de Keck se han complementado con imágenes tomadas como parte del programa Twilight Zone y del programa Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) del Hubble.
Las imágenes revelan un patrón intrigante entre los cambios estacionales en la capa de nubes de Neptuno y el ciclo solar, el período en el que el campo magnético del Sol cambia cada 11 años a medida que se enreda más como un ovillo de hilo. Esto es evidente en el creciente número de manchas solares y en el aumento de la actividad de las erupciones solares. A medida que avanza el ciclo, el comportamiento tempestuoso del Sol llega a un máximo, hasta que el campo magnético disminuye e invierte la polaridad. Luego, el Sol vuelve a bajar al mínimo, sólo para comenzar otro ciclo.
Cuando hay tormenta en el Sol, la radiación ultravioleta (UV) más intensa inunda el sistema solar. El equipo descubrió que dos años después del pico del ciclo solar, aparece un número cada vez mayor de nubes en Neptuno. El equipo encontró además una correlación positiva entre el número de nubes y el brillo del gigante de hielo debido a la luz solar que se refleja en él.
"Estos datos notables nos brindan la evidencia más sólida hasta el momento de que la cobertura de nubes de Neptuno se correlaciona con el ciclo del Sol", dijo de Pater. "Nuestros hallazgos respaldan la teoría de que los rayos ultravioleta del Sol, cuando son lo suficientemente fuertes, pueden estar desencadenando una reacción fotoquímica que produce las nubes de Neptuno".
Los científicos descubrieron la conexión entre el ciclo solar y el patrón climático nublado de Neptuno al observar 2,5 ciclos de actividad de las nubes registrados durante los 29 años de observaciones neptunianas. Durante este tiempo, la reflectividad del planeta aumentó en 2002 y luego se atenuó en 2007. Neptuno volvió a brillar en 2015 y luego se oscureció en 2020 hasta el nivel más bajo jamás observado, que fue cuando la mayoría de las nubes desaparecieron.
 |
| Esta secuencia de imágenes del Telescopio Espacial Hubble registra el aumento y disminución de la cantidad de nubes en Neptuno. Este conjunto de observaciones de casi 30 años muestra que el número de nubes crece cada vez más después de un pico en el ciclo solar, donde el nivel de actividad del Sol sube y baja rítmicamente durante un período de 11 años. El nivel de radiación ultravioleta del Sol se representa en el eje vertical. El ciclo de 11 años se traza en la parte inferior desde 1994 hasta 2022. Las observaciones del Hubble en la parte superior muestran claramente una correlación entre la abundancia de nubes y el pico de actividad solar. Los cambios químicos son causados por la fotoquímica, que ocurre en lo alto de la atmósfera superior de Neptuno y tarda en formar nubes. Créditos de Ciencias: NASA, ESA, LASP, Erandi Chávez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley) |
Los cambios en el brillo de Neptuno causados por el Sol parecen subir y bajar relativamente en sincronía con el ir y venir de las nubes en el planeta. Sin embargo, hay un desfase de dos años entre el pico del ciclo solar y la abundancia de nubes observadas en Neptuno. Los cambios químicos son causados por la fotoquímica, que ocurre en lo alto de la atmósfera superior de Neptuno y tarda en formar nubes.
"Es fascinante poder utilizar telescopios en la Tierra para estudiar el clima de un mundo a más de 2.500 millones de millas de nosotros", dijo Carlos Álvarez, astrónomo del Observatorio Keck y coautor del estudio. "Los avances en tecnología y observaciones nos han permitido limitar los modelos atmosféricos de Neptuno, que son clave para comprender la correlación entre el clima del gigante de hielo y el ciclo solar".
Sin embargo, es necesario más trabajo. Por ejemplo, si bien un aumento de la luz solar ultravioleta podría producir más nubes y neblina, también podría oscurecerlas, reduciendo así el brillo general de Neptuno. Las tormentas en Neptuno que surgen de la atmósfera profunda afectan la capa de nubes, pero no están relacionadas con las nubes producidas fotoquímicamente y, por lo tanto, pueden complicar los estudios de correlación con el ciclo solar. También se necesitan observaciones continuas de Neptuno para ver cuánto durará la actual casi ausencia de nubes.
El equipo de investigación continúa rastreando la actividad de las nubes de Neptuno. "Hemos visto más nubes en las imágenes más recientes de Keck que fueron tomadas durante el mismo tiempo que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA observaba el planeta; estas nubes fueron vistas en particular en latitudes septentrionales y en altitudes elevadas, como se esperaba por el aumento observado en la flujo solar ultravioleta en los últimos dos años aproximadamente", afirmó de Pater.
Los datos combinados del Hubble, el Telescopio Espacial Webb, el Observatorio Keck y el Observatorio Lick permitirán realizar más investigaciones sobre la física y la química que conducen a la apariencia dinámica de Neptuno, lo que a su vez puede ayudar a profundizar la comprensión de los astrónomos no sólo de Neptuno, sino también de exoplanetas, ya que se cree que muchos de los planetas más allá de nuestro sistema solar tienen cualidades similares a las de Neptuno.
Los hallazgos se publican en la revista Icarus, enlace artículo.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio. El Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
Créditos: NASA, ESA, STScI, UC Berkeley, Observatorio Keck
Contacto con los medios
Ray Villard
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Mari Ela Chock
Observatorio W. M. Keck, Mauna Kea, Hawaii
Roberto Sanders
Universidad de California, Berkeley, Berkeley, California
Enlaces y documentos relacionados
- Artículo científico: El artículo científico de Erandi Chávez et al., PDF (23,08 MB)
- Portal Hubble de la NASA
- Lanzamiento del Observatorio W. M. Keck
- Sitio web de Imke de Pater
- Vídeo de Goddard de la NASA (en YouTube)
Publicado en NASA/Hubble el 17 de agosto del 2023, enlace publicación.
