¿Por qué Urano y Neptuno son tan distintos?

Los planetas gigantes de hielo del sistema solar, Urano y Neptuno, son similares en muchos aspectos, de eso no cabe duda, pero también muy distintos entre sí. Los astrónomos han pasado mucho tiempo tratando de descubrir de dónde provienen todas estas particularidades y ahora, un nuevo estudio expone que la fuente de estas características tan peculiares son dos impactos gigantes diferentes.

En qué se parecen

Parecen tener el mismo aspecto. Tienen masas, tamaños y distancias similares al sol, y los científicos durante mucho tiempo creyeron que también se habían formado de forma parecida. Eso sí, solo tenemos que mirarlos para ver que se trata de dos planetas claramente diferentes.

"Sin embargo, también hay diferencias notables entre los dos planetas que requieren explicación", comenta Christian Reinhardt, quien junto con Alice Chau, Joachim Stadel y Ravit Helled, miembros de PlanetS de la Universidad de Zurich (Suiza), estudiaron ambos planetas. "Por ejemplo, Urano y sus principales satélites están inclinados unos 97 grados en el plano solar y el planeta gira efectivamente retrógrado con respecto al Sol", aclara Joachim Stadel.

Es probable que la diferencia más obvia entre los gigantes de hielo es su ángulo de rotación pues, a diferencia de Urano, Neptuno y la mayoría de los planetas del sistema solar tienen rotaciones que están más o menos alineadas con sus órbitas (aunque Venus también gira en la dirección "incorrecta").

Para el nuevo estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los científicos realizaron una serie de simulaciones por ordenador que demostraron que una serie de colisiones con cuerpos grandes y rocosos habrían sido los responsables de cada una de las historias de los dos planetas, lo que explicaría por qué se ven tan dispares a primera vista. Un evento único y traumático marco su historia en algún momento del pasado de estos planetas exteriores, los más externos del sistema solar.

Diferencia en satélites

Los astrónomos saben que Urano tuvo que haber sufrido un gran impacto en el pasado dado que orbita de lado pero, ¿y Neptuno?

Los principales satélites de Urano están en órbitas regulares e inclinados con el planeta, lo que sugiere que se formaron a partir de un disco, similar a la Luna de la Tierra. En cambio, Tritón, el satélite más grande de Neptuno, está muy inclinado y, por lo tanto, es muy probable que sea un objeto capturado por la gravedad. Las otras lunas de Neptuno también son capturadas, tienen una forma irregular y parecen tener una fuente de calor interna.

Los científicos planetarios realizaron simulaciones para probar de qué manera las colisiones podían diversificar los planetas comenzando de forma similar. Así, cada planeta fue golpeado por un planetoide entre una y tres veces la masa de la Tierra, un evento habitual en la formación de sistemas estelares. La diferencia clave estribó en cómo se desarrollaron dichas colisiones.

Comenzando con Urano y Neptuno antes del impacto, demostraron que el choque de un cuerpo con 1-3 masas terrestres en ambos planetas podía explicar esta dualidad.

"Mostramos claramente que una vía de formación inicialmente similar a Urano y Neptuno puede dar lugar a la dicotomía observada en las propiedades de estos fascinantes planetas exteriores", explicó el coautor Ravit Helled.

De cualquier forma, aún queda mucho por hacer, pues los investigadores aún necesitan conectar estas posibles colisiones con simulaciones de la formación del sistema solar, entre otras cosas.

Referencia: "Bifurcation in the History of Uranus and Neptune: The Role of Giant Impacts," Christian Reinhardt et al., 2019 Nov. 22, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society [https://doi.org/10.1093/mnras/stz3271, preprint: https://arxiv.org/abs/1907.09809].