Gigantes de hielo: Urano y Neptuno

Los gigantes exteriores ricos en volátiles, más pequeños y fríos que Júpiter y Saturno, con inclinaciones axiales extremas y campos magnéticos extrañamente desalineados.

Definition

Los gigantes de hielo son planetas dominados por hielos volátiles más pesados como agua, amoníaco y metano, en lugar de hidrógeno y helio; en el Sistema Solar estos son Urano y Neptuno.

Scope

Este tema cubre Urano y Neptuno: sus composiciones a granel dominadas por hielos de agua, amoníaco y metano sobre roca; su estructura interior y los estados exóticos de la materia, como el agua superiónica propuesta en su interior; sus atmósferas, vientos y clima; y sus campos magnéticos altamente inclinados, desalineados y no dipolares. También se señala la inclinación axial extrema de Urano y el calor interno anómalo de Neptuno, y el hecho de que ambos han sido visitados solo una vez, por la Voyager 2.

Core questions

• ¿Cuál es la estructura interna y la composición de los gigantes de hielo?
• ¿Por qué sus campos magnéticos están fuertemente inclinados, desalineados y no son dipolares?
• ¿Por qué Neptuno tiene un fuerte calor interno mientras que Urano parece estar casi en equilibrio térmico?
• ¿Cómo llegó Urano a estar inclinado de lado?

Key theories

Interiores dominados por hielo

Se cree que los gigantes de hielo consisten en una capa fluida profunda, caliente y eléctricamente conductora de agua, amoníaco y metano sobre un núcleo rocoso, debajo de una atmósfera de hidrógeno-helio, lo que los distingue de los gigantes gaseosos.

Dinamo de capa delgada

La convección confinada a una capa conductora externa relativamente delgada puede generar los campos magnéticos altamente inclinados, desalineados y multipolares observados en Urano y Neptuno.

Mechanisms

Debajo de sus atmósferas, los gigantes de hielo albergan un fluido denso de agua y otros hielos que se vuelve eléctricamente conductor bajo presión; se cree que la convección dentro de una capa limitada de esta región produce su inusual geometría magnética. Los interiores pueden albergar agua superiónica, en la que el oxígeno forma una red sólida mientras que el hidrógeno fluye libremente.

Clinical relevance

Los gigantes de hielo representan una clase de planetas poco explorada, pero que puede ser el tipo de planeta más común en la galaxia, lo que convierte a Urano y Neptuno en referencias clave para interpretar exoplanetas de masa neptuniana.

History

Urano fue descubierto telescópicamente por William Herschel en 1781 y Neptuno fue predicho a partir de perturbaciones orbitales y encontrado en 1846. Casi todo el conocimiento detallado de ambos planetas proviene de los únicos sobrevuelos de la Voyager 2 en 1986 y 1989, que revelaron sus campos magnéticos desalineados, anillos débiles y lunas principales, y motivaron propuestas para futuras misiones dedicadas.

Debates

¿Cuán helados son los gigantes de hielo?

Las proporciones precisas de hielo, roca y gas dentro de Urano y Neptuno, y si sus interiores están estratificados o mezclados, están poco restringidas por los limitados datos de la Voyager.

Key figures

• Heidi Hammel
• Mark Hofstadter
• Tristan Guillot
• Jonathan Fortney

Seminal works

• guillot2005
• hofstadter2019

Frequently asked questions

¿Por qué Urano está inclinado de lado?

El eje de rotación de Urano está inclinado casi 98 grados, por lo que esencialmente rueda a lo largo de su órbita; la explicación principal es uno o más impactos gigantes al principio de su historia.

¿Alguna nave espacial ha visitado Urano y Neptuno?

Solo una, la Voyager 2, que sobrevoló Urano en 1986 y Neptuno en 1989; aún no se ha enviado ningún orbitador a ninguno de los dos planetas.