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Tormentas en Urano! [Megapost]



Las Tormentas de Urano




Urano tarda 84 años en dar una vuelta al sol, así que ningún ser humano puede decir que ha cumplido dos años de Urano. Por el mismo motivo las estaciones en Urano son tremendamente largas. Cuando la Voyager 2 pasó por este gigante de hielo en 1986 nos mostró una atmósfera turquesa en perfecta calma, sin tormentas o nubes. A diferencia del resto de planetas exteriores, la atmósfera de Urano parecía poco interesante. Ahora sabemos que en realidad estaba dormida.



Nueva tormenta en Urano detectada el pasado 5 de agosto por el observatorio Keck de Hawái (Keck Observatory).




La visita de la Voyager 2 coincidió con el solsticio del hemisferio sur. Es decir, en pleno verano del hemisferio austral, por lo que sólo pudimos contemplar la mitad del planeta. Pero Urano es famoso por tener su eje de rotación ‘tumbado’, con una inclinación de 98º, así que los cambios estacionales deberían ser drásticos en este planeta. Desde el sobrevuelo de la Voyager 2 el telescopio espacial Hubble y otros observatorios terrestres han estudiado Urano principalmente en longitudes de onda del infrarrojo (las imágenes de la Voyager 2 fueron tomadas en el espectro visible). De este modo somos capaces de ver estructuras que se hallan a cierta profundidad en la atmósfera a través de la neblina de metano que cubre este mundo.



Urano visto por la Voyager 2 en 1986. No se ven nubes ni bandas por culpa de las neblinas de metano (NASA/JPL).



Las estaciones en Urano (NASA).


El color azulado de Urano y Neptuno se debe a la presencia de metano en su atmósfera, ya que el metano absorbe preferentemente las longitudes de ondas más rojizas. En 1994 el Hubble dio la sorpresa al descubrir por primera vez grandes nubes de metano formando tormentas del tamaño de continentes situadas en la alta atmósfera del hemisferio norte. A diferencia de Júpiter y Saturno, donde existen hasta tres capas de nubes de distinta composición, aparentemente en Urano y Neptuno sólo hay una capa de nubes de metano, pero nadie sabe explicar por qué hay tan pocas nubes si el metano forma el 15% de la atmósfera. En los años siguientes se detectaron más nubes y en 1998 logró observar hasta veinte nubes y tormentas. Algunas de ellas estaban entre las nubes más brillantes jamás vistas en un planeta exterior. Lo limitado de las observaciones impidió dilucidar si estas nubes eran longevas (con una vida de semanas o meses) o, por el contrario, su vida era muy corta (unas pocas horas). Tampoco nadie ha logrado explicar por qué la mayoría de estas nubes aparecieron en el hemisferio norte y no en el sur, pero las observaciones terrestres indican que la temperatura de ambos hemisferios es más o menos similar a pesar de la diferencia en insolación.



Nubes y bandas en Urano vistas por el telescopio Hubble en 1998 en infrarrojo cercano (NASA/STScI).




En 2007 Urano pasó por el equinoccio de primavera del hemisferio norte, por lo que desde la Tierra ya pudimos contemplar ambos hemisferios. Justo un año antes el telescopio Hubble había descubierto la primera mancha oscura en Urano con un tamaño de 1700 x 3000 kilómetros en la latitud 28º norte. Este tipo de estructuras son comunes en Neptuno, pero era la primera vez que se podía ver algo así en Urano. Posteriormente fue denominada UDS (Uranus Dark Spot) y nadie sabe cuánto tiempo duró, aunque en Neptuno las grandes manchas oscuras tienen una vida media de cinco años. Junto con la UDS apareció una nube tremendamente brillante llamada BS30N (el aumento en brillo de estas nubes de metano se cree que se debe a un incremento de su altura, lo que nos permite verlas mejor desde la Tierra).



Mancha oscura de Urano vista por el Hubble (NASA/STScI).



Urano visto por el observatorio Keck antes del equinoccio. Se aprecian, además de los anillos, la banda del hemisferio sur y las nubes brillantes del hemisferio norte (Keck Observatory). | The two sides of the planet Uranus, as viewed in this composite image, by the Keck Telescope at near infrared wavelengths. These new images of the seventh planet from the sun promise to help scientists unravel the mysteries of the weather on Uranus. Used with permission by: UW-Madison University Communications 608/262-0067 Photo by: courtesy Lawrence Sromovsky/UW-Madison Space Science and Engineering Center. Date: 10/04 File#: scan provided

La relación entre ambas estructuras sigue siendo un misterio, pero en Neptuno también se han visto manchas oscuras acompañadas de nubes, aunque no tan brillantes. La naturaleza de estas manchas oscuras es otro misterio. En Urano parecen ser regiones desprovistas de nubes, lo que contradice las observaciones de las manchas de Neptuno por la Voyager 2, ya que en este planeta las manchas parecían ser más bien una gigantesca acumulación de nubes. Al mismo tiempo, con la llegada del equinoccio la banda brillante que rodeaba al polo sur comenzó a debilitarse mientras que una banda similar, pero en el hemisferio norte, empezó a hacerse más brillante. Estas carencias observacionales se derivan del poco tiempo dedicado al estudio de Urano por parte de los observatorios terrestres (los telescopios Keck y Gemini principalmente) y el Hubble, un tiempo que apenas ronda las diez horas al año.






Al menos una de las grandes tormentas de Urano, denominada S34, permaneció relativamente estable durante varios años, como mínimo entre 1994 y 2005, pero puede que incluso desde la visita de la Voyager 2. No obstante, S34 varió su posición regularmente entre los 32º y los 36º de latitud sur por causas desconocidas. Con la llegada del equinoccio esta tormenta se desplazó aún más al norte aumentando de tamaño en el proceso, probablemente al elevarse en la atmósfera, lo que explica que recibiese el apodo de ‘The Berg’ (el iceberg). The Berg desapareció poco después.



La tormenta apodada The Berg que apareció junto con el equinoccio. En la imagen de la izquierda se aprecia una de las nubes brillantes tan comunes en Urano (Keck Observatory).




A medida que el planeta pasaba por el equinoccio se pudieron ver más nubes de gran tamaño, aunque se disiparon al poco tiempo. En 2011 se descubrió una nueva mancha oscura en el hemisferio norte, acompañada, como no, por nubes brillantes. Y más o menos así ha permanecido Urano desde entonces. No obstante, el pasado 5 de agosto los observatorios Keck de Hawái descubrieron una gran tormenta en Urano aún más brillante que ‘The Berg’ y, para sorpresa de los investigadores, el fenómeno no sólo no desapareció rápidamente, sino que aumentó su intensidad al día siguiente. Pero, ¿estas nubes brillantes son tormentas? Pues si hemos de ser sinceros la verdad es que no se sabe. Podrían ser fenómenos convectivos -o sea, tormentas-, pero también podrían ser desplazamientos verticales alrededor de vórtices en la atmósfera. Es decir, nubes de hielo de metano formadas a gran altitud.



La pequeña mancha oscura de Urano de 2011 vista por el Keck II. ¿La ves? (Keck Observatory).



El sistema complejo de bandas y cinturones de Urano, más las nubes del hemisferio norte, visto por el Observatorio Keck en 2012 (Keck Observatory).


La evolución de esta nueva tormenta nos permitirá poner a prueba nuestros modelos teóricos de Urano. Nadie sabe cómo es el interior de los gigantes de hielo, pero se cree que Urano y Neptuno deben presentar diferencias en su estructura interna. ¿Por qué? Pues porque Urano prácticamente carece de una fuente de calor interna, a diferencia de su hermano. Esto explica la relativa escasez de tormentas y que los vientos neptunianos sean dos veces más intensos que los de Urano, a pesar de estar más lejos del sol. Además, el transporte vertical en Urano debe ser mucho menos eficiente, por lo que la atmósfera probablemente no esté tan mezclada y existan cambios importantes en la composición dependiendo de la altura. Ahora bien, si el interior de Urano es más frío, ¿qué genera toda esa actividad de nubes que hemos visto más arriba? Pues sí, has acertado: ahí tenemos otro enigma más.

Las diferencias entre Neptuno y Urano probablemente tengan que ver con el misterioso episodio que inclinó el eje de rotación del planeta, junto con el plano de los satélites, durante la formación del Sistema Solar (no olvidemos que Urano y Neptuno se formaron mucho más cerca del sol de lo que se encuentran actualmente y que luego fueron expulsados hacia el exterior por Saturno, empujando en el proceso al Cinturón de Kuiper). Eso sí, ambos planetas podrían tener las mayores gotas de lluvia del Sistema Solar. En los dos mundos probablemente sean frecuentes las precipitaciones de metano con gotas del tamaño de pelotas de fútbol.




Porque lo cierto es que no conocemos exactamente de qué está formado Urano. Sí, el hidrógeno y el helio son los componentes principales de la atmósfera y gran parte de los colores que vemos son debidos a la absorción del metano, pero la proporción y naturaleza precisa de otros compuestos minoritarios son datos que se nos escapan (de hecho, el color de Neptuno es demasiado oscuro para poder ser explicado solamente por la presencia de metano). Por estos motivos la exploración de los gigantes de hielo es una de las prioridades de la comunidad científica.

Sea como sea, Urano ya no es esa bola insulsa de color verde azulado que nos enseñó la Voyager 2. Urano también tiene tormentas. Y son enormes.


Referencias:

L.A. Sromovsky et al., Episodic bright and dark spots on Uranus, Icarus 220 (2012).
http://www.keckobservatory.org/recent/entry/cosmic_matters_stormy_weather_on_uranus
http://arxiv.org/pdf/1405.3752.pdf
http://www.nasa.gov/pdf/62231main_Uranus.Lithograph.pdf
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/uranus/
https://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/presentations/DPS08_50.07pp_Sromovsky.pdf
http://epicwiki.atmos.louisville.edu/images/Hammel09.pdf
http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2011/EPSC-DPS2011-1392.pdf
http://newscenter.berkeley.edu/2012/10/17/keck-observations-reveal-complex-face-of-uranus/
https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/316113.pdf




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