Las nubes de Neptuno aparecen y desaparecen, pero por qué ocurría esto era un misterio hasta ahora. Los astrónomos han descubierto ahora que el ciclo de 11 años del Sol tiene algo que ver.
Cada 11 años aproximadamente, la polaridad de los campos magnéticos del Sol se invierte. Esto va acompañado de violentas erupciones solares y un aumento del número de manchas solares. En el momento en que la actividad alcanza su punto máximo, los campos magnéticos se colapsan y los polos se invierten. A continuación, el Sol vuelve a estabilizarse para iniciar un nuevo ciclo.
Que esto afecte a las nubes de Neptuno es sorprendente porque el planeta está increíblemente lejos del Sol. Solo el 0,1 % de la luz solar que llega a la Tierra llega a Neptuno. Y, sin embargo, las nubes del planeta se ven afectadas por la actividad solar más que por las cuatro estaciones, cada una de las cuales dura unos 40 años en Neptuno.
El descubrimiento no se produjo de la noche a la mañana: el Hubble, el famoso telescopio espacial de la NASA, lleva observando Neptuno desde hace al menos 30 años. Además, se utilizaron datos del Observatorio W. M. Keck de Hawai y observaciones del Observatorio Lick de California.
Las nubes desaparecen
Como resultado, en 2019 los astrónomos vieron cómo las nubes se alejaban de forma bastante repentina. “Me sorprendió lo rápido que desaparecen las nubes en Neptuno”, dice Imke de Pater, profesora emérita de la UC Berkeley. “Vimos cómo la actividad de las nubes se desplomaba en pocos meses”. Y esas nubes no volvieron sin más. “Incluso ahora, cuatro años después, las imágenes más recientes del pasado junio muestran que las nubes aún no han alcanzado sus niveles anteriores”, afirma la investigadora Erandi Chávez. “Esto es extremadamente emocionante e inesperado, sobre todo porque el período anterior en el que hubo pocas nubes en Neptuno no fue ni mucho menos tan intenso y duró mucho menos”.
Un clima feroz
Las imágenes del Hubble y otras revelan un intrigante patrón de nubes basado en las estaciones y el ciclo solar. Cuando hace un tiempo feroz en el Sol, fluye hacia el sistema solar una radiación ultravioleta más intensa.
Los investigadores descubrieron que, dos años después del pico del ciclo solar, aumenta el número de nubes en Neptuno. También hallaron una relación entre el número de nubes y el brillo del gigante de hielo debido a la luz solar que se refleja en el planeta.
Esta secuencia de imágenes del Telescopio Espacial Hubble muestra el aumento y la disminución de la cantidad de nubes en Neptuno. Esta secuencia muestra instantáneas del planeta tomadas por el Hubble en los años 1994, 1998, 2000, 2002 (fila superior, de izquierda a derecha) y 2006, 2010, 2015, 2020 (fila inferior, de izquierda a derecha). El planeta es azul (debido a la absorción por el metano de la luz roja en su atmósfera) y las nubes cirrosas de gran altitud son blancas. La comparación de la cobertura nubosa de Neptuno se corresponde con los picos del ciclo solar repetitivo de 11 años de duración, en el que el nivel de actividad del Sol sube y baja rítmicamente. Al parecer, un aumento de la radiación ultravioleta solar provoca cambios químicos que afectan a la cantidad de cubierta de nubes de Neptuno.
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| Treinta años de nubes en Neptuno. Imagen: NASA, ESA, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley) |
“Estos extraordinarios datos proporcionan la prueba más sólida hasta la fecha de que el espesor de la cubierta de nubes en Neptuno está relacionado con el ciclo solar”, afirma De Pater. “Nuestros hallazgos apoyan la teoría de que la radiación UV del sol, si es lo suficientemente fuerte, puede iniciar una reacción fotoquímica, creando nubes en el planeta”.
Retraso: aún queda mucho por aprender
Dado que un ciclo solar dura 11 años, los científicos se tomaron su tiempo para demostrar la relación con las nubes de Neptuno. Realizaron un seguimiento de 2,5 ciclos de actividad de las nubes durante 29 años. Durante este periodo, el brillo del planeta aumentó en 2002 y volvió a oscurecerse en 2007. El planeta volvió a brillar en 2015 y se oscureció en 2020, cuando el recuento de nubes alcanzó un mínimo histórico.
El brillo de Neptuno inducido por el Sol parece aumentar y disminuir al mismo ritmo que las nubes del planeta, aunque hay cierto retraso: el pico del ciclo solar llega dos años antes que el pico de la cubierta de nubes en Neptuno. Esto se debe a que en la capa superior de la atmósfera de Neptuno se produce una reacción fotoquímica y entonces las nubes tardan en formarse.
“Es fascinante que podamos utilizar telescopios en la Tierra para estudiar el clima de un mundo situado a miles de millones de kilómetros de nosotros”, afirma Carlos Álvarez, astrónomo del Observatorio Keck. “Los avances tecnológicos y las mejores capacidades de observación nos permitieron hacer mejores modelos de la atmósfera de Neptuno. Estos fueron cruciales para comprender la correlación entre el clima del gigante de hielo y el ciclo solar”.
Este gráfico muestra un esquema científico en forma de gráfico que muestra los cambios en la cubierta de nubes de Neptuno en comparación con el ciclo solar repetitivo de 11 años de duración de actividad e inactividad relativa en la superficie del Sol. El eje vertical representa el nivel de radiación ultravioleta procedente del Sol. El eje horizontal es una línea de tiempo de los años 1994 a 2022. Encima del gráfico aparecen siete fotos de Neptuno tomadas por el Hubble en 1994, 1998, 2002, 2006, 2010, 2015 y 2020. El planeta es azul (debido a la absorción de metano de la luz roja en su atmósfera) y las nubes cirrosas de gran altitud son blancas. La comparación entre el aumento y la disminución de la nubosidad de Neptuno se corresponde con los picos del ciclo solar. Este gráfico demuestra claramente que el nivel de actividad solar influye en el clima de Neptuno.
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| Nubes en Neptuno en relación con el ciclo solar. Imagen: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley) |
Pero los astrónomos están lejos de comprenderlo todo. Por ejemplo, un aumento de la radiación ultravioleta del Sol puede producir más nubes, pero también oscurecerlas, reduciendo así el brillo de Neptuno. Las tormentas en Neptuno también afectan a la nubosidad, pero no están relacionadas con las nubes producidas fotoquímicamente. Por tanto, pueden complicar los estudios de correlación con el ciclo solar. También son necesarias más observaciones de Neptuno para ver cuánto dura la actual casi ausencia de nubes.
Neptuno frente a los exoplanetas
“Ya hemos visto más nubes en las imágenes Keck más recientes, tomadas al mismo tiempo que el telescopio James Webb observaba el planeta. Estas nubes se han observado sobre todo en latitudes septentrionales y a gran altitud, exactamente como se esperaba tras el aumento observado de la radiación ultravioleta en los dos últimos años”, afirma De Pater.
Los datos combinados del Hubble, James Web y los dos observatorios en la Tierra seguirán proporcionando mucha información nueva sobre la dinámica existencia del planeta. Esto no solo nos ayudará a comprender mejor Neptuno, sino posiblemente también exoplanetas lejanos, ya que probablemente haya muchos que se parezcan a Neptuno.