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Los últimos descubrimientos sobre los  planetas Urano y Neptuno y la fascinante  historia de sus viajes por el Sistema Solar

Creada11-03-2019
Modificada12-03-2019
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Julio19

Reseña del Documental Urano y Neptuno: El Ascenso de los Gigantes de Hielo de la serie La Historia del Universo

Urano y Neptuno

Documental de la serie La Historia del Universo (T6, E5, 2018), en el que se muestran los últimos descubrimientos sobre los planetas Urano y Neptuno y la fascinante historia de sus viajes por el Sistema Solar.

Son los planetas más lejanos del Sistema Solar, a 2.800 y 4.500 Gm del Sol.

Durante mucho tiempo se pensó que estando tan lejanos serían fríos e inertes, Gigantes Helados, y no deberían tener efectos sobre el resto del Sistema Solar, pero recientes descubrimientos han revelado que tienen mucha más importancia de la que pensamos.

Y aún nos plantea un enigma ¿Por qué son tan grandes?

El Nacimiento de los Gigantes

Hace 4'5 Ga, a partir de una nube de Gas y Polvo, se formó el Sol. En la nube de gas y polvo que lo rodeaba se formaron los planetas del Sistema Solar.

Después de que el Sol se encendiera, sus radiaciones evaporaron las partículas de Hielo y otros gases congelados expulsándolos hacia el exterior del Sistema Solar, hasta más allá de la Línea de Congelación. Allí volvieron a congelarse en cristales de hielo.

En esta nube de gas, polvo y Hielo se formaron 4 planetas gigantes.

Pero aunque los cuatro nacieron de la misma nube, sus composiciones eran diferentes.

Júpiter y Saturno, más cercanas al Sol, absorbieron gran cantidad de gases livianos. El 90% de ellos consiste en Hidrógeno y Helio.

Urano y Neptuno, en cambio, sólo tienen un 20% de estos elementos. La mayor parte de su composición son gases más pesados, principalmente Metano, Amoníaco y Agua.

Para explicarlo se ha sugerido que Urano y Neptuno se formaron más tarde, cuando los gases ligeros ya habían sido capturados por Júpiter y Saturno y quedaba poca cantidad en el disco de gases y polvo del que se formaron.

Pero al estar tan lejos, sus órbitas son mucho más lentas y por tanto no pueden capturar materia con tanta rapidez.

No es posible que a tanta distancia hayan podido crecer tanto.

Los Gigantes Viajeros

En los últimos años hemos descubierto unos 3.000 planetas en otros sistemas estelares. La mayoría son planetas Gigantes, similares a Neptuno, pero una de las sorpresas que nos han deparado es que la mayoría de ellos están muy cerca de su sol.

En nuestro Sistema Solar, en cambio, los Planetas Gigantes se encuentran muy lejos, desde Júpiter, a 778 Gm hasta Neptuno, a 4.500 Gm.

Pero si algo hemos descubierto en los últimos años es que las órbitas planetarias no son inamovibles, pueden acercarse o alejarse del Sol a lo largo de millones de años.

El hecho de que tengan tantos gases pesados y tan pocos gases ligeros ha llevado a suponer que Urano y Neptuno no se formaron allí, sino más cerca del Sol, donde había menos Hidrógeno.

Y Neptuno estaba más cerca que Urano.

Después, debido a la atracción gravitatoria de Júpiter, Neptuno y Urano se alejaron y en su deriva al exterior intercambiaron sus posiciones.

Al convertirse en el planeta más exterior, Neptuno absorbió más cuerpos, asteroides, cometas y pequeños protoplanetas del Cinturón de Kuiper.

A otros los desvió, unos hacia fuera, otros hacia dentro del Sistema Solar.

Apenas 500 Ma después de formarse el Sistema Solar millones de cuerpos, cometas y asteroides, fueron desviados del Cinturón de Kuiper al interior, produciendo el Bombardeo Intenso Tardío, durante el cual muchos asteroides viajaron al interior del Sistema Solar y bombardearon los planetas interiores, entre ellos la Tierra.

Fue una suerte, porque gracias a ello la Tierra tiene mucha más agua de la que incorporó en su origen, la suficiente para tener grandes océanos.

Y Vida. En el espacio hemos encontrado ciertas cantidades de sustancias orgánicas, y se cree que durante ese bombardeo pudieron llegar a la Tierra las sustancias que dieron origen a la Vida.

El Quinto Gigante

La presencia de 4 planetas gigantes a tanta distancia del Sol ha resultado ser un enigma por las influencias gravitatorias que se producen entre ellos.

En otros sistemas planetarios los gigantes están mucho más cerca del Sol, por eso los físicos planetarios han intentado explicar por qué el Sistema Solar es diferente a los demás.

Han creado modelos informáticos en los que han colocado los 4 Planetas Gigantes y han observado cómo evolucionan durante millones de años merced a la influencia gravitatoria entre ellos, y en casi todas las simulaciones se producen situaciones inestables.

Sobre todo cuando dos gigantes entran en una Resonancia Orbital simple, cuando por ejemplo, Saturno realiza UNA órbita mientras Júpiter realiza DOS. Al coincidir ambos planetas cada año en la misma dirección del Sol, su fuerza combinada hace que los demás planetas alarguen la órbita en la misma dirección, lo que hace que tarde o temprano se acerquen lo bastante como para que choquen o, más probablemente, pasen tan cerca que ambos se vean MUY desviados de su órbita.

En la mayor parte de las simulaciones uno de los dos planetas puede acabar siendo expulsado del Sistema Solar.

Como en el Sistema Solar seguimos teniendo 4 Gigantes, los científicos han especulado con la posibilidad de que en su origen el Sistema Solar tuviera un Quinto Gigante que fue el expulsado, dejando a los otros cuatro en una situación más estable.

El Quinto Gigante podría ser del tamaño de Neptuno, y si escapó de la influencia gravitatoria del Sol, no se puede saber dónde está. Desde que se formó el Sistema Solar, éste ha dado más de veinte vueltas a la Vía Láctea, y el Quinto gigante podría estar en cualquier parte, incluso en el extremo opuesto de la Galaxia.

Pero tal vez no se encuentre tan lejos.

El Planeta 9

Al descubrirse varios Planetas Enanos similares a Plutón en el Cinturón de Kuiper, los astrónomos han visto que sus órbitas son elípticas, muy excéntricas y alargadas. Se podría esperar que los ejes más largos de sus órbitas estarían orientados al azar en cualquier dirección del firmamento, pero no lo están. La mayoría están orientadas en la misma dirección aproximada.

Eso ha llevado a plantear la hipótesis de que exista un planeta más allá de los límites conocidos del Sistema Solar, de tamaño gigante, similar a Neptuno, y que orbita alrededor del Sol en períodos de unos 20.000 años.

Provisionalmente, a falta de que sea por fin observado y localizado, se le denomina Planeta 9.

Los Vientos de Neptuno

En la Tierra, la meteorología está regida por el Sol.

El Sol nos transmite calor que calienta el aire de la atmósfera, más en las zonas ecuatoriales durante el día, menos en latitudes boreales y por la noche.

Las masas de aire calentadas por el Sol se dilatan y vuelven menos densas, por lo que ascienden en la atmósfera y por debajo se introducen las masas de aire más frío produciendo viento.

La rotación de la Tierra hace que se produzca un efecto de Coriolis y las corrientes de aire se arremolinan en todo el planeta, haciendo que los vientos describan círculos gigantescos en todo el planeta, y allí donde los vientos chocan en direcciones opuestas produciendo huracanes, algunos con velocidades de 300 Km/h.

En planetas más lejanos se recibe muy poco calor del Sol, de ahí que los científicos pensaran que su atmósfera sería mucho más calmada y no tendrían una meteorología muy acusada.

Las observaciones más detalladas de los planetas han desmentido esta hipótesis.

Los Vientos de Neptuno son fuertes y dinámicos, llegan a adquirir velocidades de 2.000 Km/h.

Una de las tormentas más violentas vistas en Neptuno fue la Gran Mancha Oscura, en 1.989.

Si una sonda descendiera a la superficie de Neptuno detectaría temperaturas de 220 grados bajo cero. Pero conforme descendiéramos más y más la temperatura sería mucho mayor.

El interior de Neptuno produce TRES veces más calor que el que recibe del Sol.

Cuando los planetas se formaron, debido a los impactos de asteroides, se produjo mucho calor que quedó acumulado en su interior. Con el tiempo ese calor se va disipando y saliendo al exterior, pero Neptuno aún sigue manteniendo gran parte de ese calor.

También puede ser porque en su formación se incorporaron ciertas cantidades de elementos radiactivos, tal como explico en el artículo Clasificación de los Planetas.

Lluvia de Diamantes

La atmósfera de Neptuno está formada por gases pesados, principalmente Metano, Amoníaco y Agua. Conforme se desciende dentro de la atmósfera, ésta se hace cada vez más densa hasta llegar a un estado líquido.

Bajo la atmósfera de Saturno hay un inmenso océano Amoníaco, Metano y Agua.

El Metano se presenta como un átomo de Carbono rodeado de 4 átomos de Hidrógeno. Sometido a muy altas presiones los enlaces químicos pueden romperse y dejar el átomo de Carbono desnudo. No aguantará así mucho tiempo, porque enseguida se unirá a otros átomos de Carbono cristalizando para formar Diamantes.

En lo más profundo de la atmósfera de Neptuno, llueven diamantes.

El Planeta Torcido

A pesar de encontrarse más cerca del Sol, y por tanto recibir más calor, la atmósfera de Urano es mucho más tranquila y anodina.

En Enero de 1.986 pasó a su lado la sonda Voyager II a 70.000 Km/h (19'4 Km/s) descubriendo una esfera azulada sin ningún rasgo distintivo.

Sin embargo, 20 años después, se descubrió en su monótona superficie una gran tormenta. ¿Cómo pudo dar una imagen tan distinta con tan pocos años de diferencia?

Urano orbita el Sol a 2.870 Gm de distancia, tardando 84 años terrestres en completarla.

Nada de especial, salvo por un importante detalle: El Eje de Rotación de Urano está inclinado 98º desde la vertical de la Eclíptica.

Si se tratara de la Tierra, sería como si el Polo Norte estuviera en Australia.

Eso significa que allí los Veranos y los Inviernos son muy peculiares.

Durante el Verano en el Hemisferio Norte, el Sol ilumina el Polo Norte y gran parte de su Hemisferio. Permanentemente. Durante unos veinte años. En las zonas cercanas al Ecuador el Sol saldría y se pondría, pero nunca se elevaría más de una cuarta sobre el Horizonte. En el Polo Sur sería una noche eterna.

En Invierno sería al contrario, noche eterna en el Polo Norte, día eterno en el Polo Sur.

Sólo en Primavera y Otoño, de unos 20 años cada estación, tendríamos lo que se considera normal, una sucesión de días y noches.

Expuesta a la radiación solar, muy débil pero de forma permanente, en el Hemisferio diurno se acumulará más calor que en el nocturno y se producirán vientos bastante intensos de gran amplitud.

Por contra, en Primavera y Otoño habrá menos vientos pero más tormentas.

La Colisión de Urano

Ningún otro planeta del Sistema Solar tiene el eje tan inclinado. En la nube de gas, polvo y escombros de la que se formaron los planetas, los planetas en formación recibían impactos de asteroides y otros protoplanetas que orbitaban alrededor del Sol a distintas distancias.

Por las leyes orbitales, los fragmentos más lejanos orbitaban más despacio que los más cercanos y los planetas, al orbitar entre ellos, adelantaban a los lejanos y eran adelantados por los cercanos, de ahí que acababan recibiendo más impactos por delante a la derecha y por detrás a la izquierda, por lo que todos acabaron teniendo rotaciones en el mismo sentido y con los ejes perpendiculares al plano orbital.

Pero a veces se producían impactos con otros planetas MUY grandes. En tal caso, dependiendo de si la colisión se producía por debajo o por encima del Ecuador, por la izquierda o por la derecha, el eje de rotación podía desviarse de forma muy acusada.

La colisión debió ser cataclísmica, y el planeta con el que chocó debía ser tan grande como la Tierra.

El documental intenta explicar el hecho de que los anillos de Urano, tenues y casi invisibles, pero que se han observado con sondas, estén tan inclinados como el planeta, y supone que en lugar de una única colisión hubo dos en puntos opuestos de Urano y pasando uno por debajo y otro por encima de los anillos.

Es una especulación sin fundamente e innecesaria, por dos motivos: Primero, los anillos no son permanentes, sino efímeros. Es probable que sólo tengan unos pocos millones de años, no los miles de millones de años que hace que se formó Urano.

Y segundo: Los cuerpos que orbitan un planeta, sean lunas, asteroides o polvo, tienden a situarse sobre el Ecuador del planeta. Aunque Urano hubiera tenido anillos sobre el Ecuador antes de recibir el impacto e inclinarse, los anillos hubieran experimentado una ligera fuerza de torsión que, en el plazo de varios millones de años los hubiera ido inclinando hasta volver a situarse sobre el ecuador.

La Luna Retrógrada

Todas las lunas grandes del Sistema Solar orbitan sus respectivos planetas en la misma dirección en que gira el planeta. Y mientras su rotación no sea capturada por la fuerza gravitatoria del planeta, rotarán también en la misma dirección.

Excepto Tritón, que orbita alrededor de Neptuno en dirección contraria a la de las demás lunas del mismo planeta.

Un estudio más cercano de Tritón revela que en realidad se parece muchísimo a Plutón. Casi como si fueran hermanos.

Se cree que Tritón no se formó alrededor de Saturno sino en el Cinturón de Kuiper, tal como Plutón y otros Planetas Enanos, y que fue capturado por Neptuno al pasar bastante cerca.

Pero un cuerpo que se acerque a un planeta no es capturado, sino que acelera al acercarse y, si no choca con él, se alejará en la dirección opuesta o se desviará, dependiendo de lo cerca que pase de él, pero se seguirá alejando hasta perderse en la distancia.

Pero si dos cuerpos están orbitando entre sí y pasan cerca de un planeta, entonces la gravedad podrá capturar a uno mientras acelera y despide al otro.

Es lo que se conoce como Efecto Honda, y es lo que posiblemente ocurrió con la luna Tritón y tal vez alguna otra del Sistema Solar.

Los Géiseres de Tritón

Al tratarse de una pequeña luna, se pensaba que Tritón tendría una superficie sólida e inactiva, pero la sonda Voyager 2 reveló que de la superficie brotaban varios géiseres que enviaban chorros de Nitrógeno de 8 Km de altura.

La superficie es muy fría, 230º bajo cero, pero en su interior aún queda calor suficiente para mantenerse activo.

Puede ser que cuando Tritón fue capturado por Neptuno su órbita fuese muy excéntrica, y en sus sucesivos acercamientos y alejamientos del planeta la gravedad hiciera que su interior fuese amasado, generando calor. Con el tiempo su órbita se fue haciendo circular y dejó de producirse amasamiento, pero el calor remanente de su pasado aún perdura.

Y al abrigo de ese calor, podría haber agua líquida bajo la superficie de Tritón.

Agua Líquida y Calor. Son las condiciones idóneas para que se produzcan procesos químicos que podrían formar organismos vivos.

¿Podría existir Vida en Tritón?

De ser así sería el asiento de la Vida más lejano del Sistema Solar.

Las Lunas de Urano

Urano tiene 27 lunas, pero la forma en que están repartidas en su sistema es muy inestable.

Con simulaciones informáticas se ha intentado predecir su evolución y todas las simulaciones dan como resultado la colisión de dos o más lunas en cuestión de pocos miles de años.

Si las lunas de Urano se formaron hace 4'5 Ga ¿qué probabilidad hay de que empiecen a colisionar precisamente ahora que las estamos viendo?

Quizás no se trate de una casualidad, sino algo que ocurre con cierta frecuencia en Urano.

Además de las lunas, Urano también cuenta con un sistema de anillos.

También la Tierra tuvo un anillo hace tiempo, cuando una colisión planetaria lanzó billones de toneladas de escombros a la estratosfera que se distribuyeron en un anillo del cual posteriormente se formó la Luna.

Es posible que lo que esté ocurriendo en Urano sea algo habitual. De los anillos se forman lunas que orbitan alrededor de Urano. Al cabo de cierto tiempo chocan dos lunas y de sus escombros se forman anillos. Y otra vez a empezar.

Un Parpadeo en la Historia del Sistema Solar

Por desgracia las únicas sondas que han podido estudiar Urano y Neptuno de cerca han sido de pasada, con sondas que han pasado a tanta velocidad que apenas han podido estudiar esos planetas y sus lunas durante uno o dos días.

Esperemos que en el futuro podamos enviar sondas que no pasen de largo, sino que se estacionen en su órbita y los puedan estudiar durante varios años seguidos.

¿Qué nuevos secretos nos descubrirán?

En mi Opinión

Un documental muy bueno y recomendable, al que sólo puedo presentar un par de comentarios.

La Formación de los Planetas

No estoy de acuerdo con la idea de que en el Sistema Solar primero se encendió el Sol y luego se formaron los planetas. En mi opinión, cuando el Sol se encendió ya existían planetas bastante mayorcitos. Podéis verlo en los enlaces adjuntos.

Las Órbitas Inclinadas

Cuando dos planetas pasan lo bastante cerca para desviarse el uno al otro, es muy improbable que lo hagan a la misma altura de sus órbitas planetarias. La mayoría de las veces uno pasará por encima o por debajo del otro y por tanto la desviación se producirá hacia FUERA de su plano orbital. Así que los planetas que se desvíen acabarán teniendo órbitas elípticas alrededor del Sol pero con planos muy inclinados respecto a la eclíptica.

Los planetas que acaben recorriendo órbitas muy inclinadas tenderán a igualarlas al plano orbital del planeta más grande del sistema: Júpiter. Y en un proceso que puede llevar cientos de millones de años, acabarán por volver a la eclíptica.

Entre los planetas en rotación y sus lunas o anillos, ocurre lo mismo, todas las lunas y anillos tenderán a inclinar sus órbitas para quedar justo sobre el ecuador del planeta.

Urano también intentará hacer lo mismo con sus lunas y anillos, pero estos se enfrentan a dos contendientes que intentan hacer dos cosas distintas.

Urano intenta que sus lunas y anillos se sitúen sobre su ecuador. Pero el Sol intenta que las órbitas de las lunas se sitúen en el plano orbital de Urano, inclinado 98º respecto al anterior.

¿Quién ganará? Es evidente que Urano, ya que está mucho más cerca y su gradiente gravitatorio es más intenso que el del Sol. Pero no hay que descartar el gradiente gravitatorio que hay entre los extremos de la órbita de las lunas de Urano.

Es posible que esa fuerza sea lo bastante intensa como para hacer que las órbitas de las lunas de Urano, inclinadas casi 100º respecto a la órbita de Urano en torno al Sol, sean perturbadas y sean estas perturbaciones las que provoquen la inestabilidad intrínseca de sus órbitas, provocando frecuentes colisiones.

Vida en Tritón

Estoy convencido de que la Vida es un proceso natural que se producirá en cualquier lugar donde exista agua líquida con minerales en suspensión y una fuente de calor estable, osea que creo bastante probable que existan virus, bacterias y organismos unicelulares en los mares interiores de Tritón, Europa, Encélado y otras varias lunas del Sistema Solar.

Las Futuras Sondas Espaciales

Soy un fiel defensor de que se envíen sondas a explorar todos los rincones del Sistema Solar, pero ya va siendo hora de dejar de lanzarlas desde la Tierra.

El futuro de la exploración espacial no consiste en enviar cohetes desde la Tierra sino en construir unas instalaciones en el espacio en las que puedan trabajar los científicos e ingenieros y construir las naves y sondas directamente en el espacio.

Desde allí, con simples motores iónicos, se podrán enviar a cualquier parte del Sistema Solar sin tener que limitarnos en su diseño ni dotarlos de gigantescos cohetes que después no serán útiles para nada.

Es algo que está a nuestro alcance, tal como lo propugnó hace casi 50 años el ingeniero Gerard K. O'Neill y que os presento en la sección Ciudades en el Espacio.

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Ver Ficha de Urano y Neptuno: El Ascenso de los Gigantes de Hielo de la serie La Historia del Universo

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