El gigante de gas / hielo Urano ha sido durante mucho tiempo una fuente de misterio para los astrónomos. Además de presentar algunas anomalías térmicas y un campo magnético que está descentrado, el planeta también es único en el sentido de que es el único en el Sistema Solar que gira de lado. Con una inclinación axial de 98 °, el planeta experimenta estaciones radicales y un ciclo día-noche en los polos, donde un solo día y noche duran 42 años cada uno.
Gracias a un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Durham, la razón de estos misterios finalmente pudo haberse encontrado. Con la ayuda de investigadores de la NASA y varias organizaciones científicas, el equipo realizó simulaciones que indicaron cómo Urano pudo haber sufrido un impacto masivo en el pasado. Esto no solo explicaría la inclinación extrema y el campo magnético del planeta, sino que también explicaría por qué la atmósfera exterior del planeta es tan fría.
El estudio, "Consecuencias de los impactos gigantes en Urano temprano para la rotación, estructura interna, escombros y erosión atmosférica", apareció recientemente en El diario astrofísico. El estudio fue dirigido por Jacob Kegerreis, un investigador de doctorado del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, e incluyó miembros del Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía (BAER), el Centro de Investigación Ames de la NASA, el Laboratorio Nacional de Los Alamos, los Laboratorios Descartes, la Universidad de Washington y UC Santa Cruz.
En aras de su estudio, que fue financiado por el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, la Royal Society, la NASA y el Laboratorio Nacional de Los Alamos, el equipo realizó las primeras simulaciones por computadora de alta resolución de cómo las colisiones masivas con Urano afectarían el planeta. evolución. Como Kegerries explicó en un reciente comunicado de prensa de la Universidad de Durham:
“Urano gira sobre un costado, con su eje apuntando casi en ángulo recto a los de todos los otros planetas del sistema solar. Esto casi con certeza fue causado por un impacto gigante, pero sabemos muy poco acerca de cómo sucedió esto realmente y de qué otra forma un evento tan violento afectó al planeta ".
Para determinar cómo un impacto gigante afectaría a Urano, el equipo realizó un conjunto de simulaciones de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH), que también se usaron en el pasado para modelar el impacto gigante que condujo a la formación de la Luna (también conocido como el Impacto Gigante Teoría). En total, el equipo ejecutó más de 50 escenarios de impacto diferentes utilizando una computadora de alta potencia para ver si recrearía las condiciones que dieron forma a Urano.
Al final, las simulaciones confirmaron que la posición inclinada de Urano fue causada por una colisión con un objeto masivo (entre dos y tres masas terrestres) que tuvo lugar hace aproximadamente 4 mil millones de años, es decir, durante la formación del Sistema Solar. Esto era consistente con un estudio previo que indicaba que un impacto con un joven proto-planeta hecho de roca y hielo podría haber sido responsable de la inclinación axial de Urano.
"Nuestros hallazgos confirman que el resultado más probable fue que el joven Urano estuvo involucrado en una colisión cataclísmica con un objeto dos veces la masa de la Tierra, si no más grande, golpeándolo y poniendo en proceso los eventos que ayudaron a crear el planeta vemos hoy ", dijo Kegerries.
Además, las simulaciones respondieron a preguntas fundamentales sobre Urano que surgieron en respuesta a estudios previos. Esencialmente, los científicos se han preguntado cómo Urano podría retener su atmósfera después de una colisión violenta, que teóricamente habría volado sus capas de hidrógeno y gas de helio. Según las simulaciones del equipo, esto fue muy probable debido a que el impacto golpeó con fuerza a Urano.
Esto habría sido suficiente para alterar la inclinación de Urano, pero no fue lo suficientemente fuerte como para eliminar su atmósfera exterior. Además, sus simulaciones indicaron que el impacto podría haber arrojado rocas y hielo a la órbita alrededor del planeta. Esto podría haberse unido para formar los satélites internos del planeta y haber alterado la rotación de las lunas preexistentes que ya están en órbita alrededor de Urano.
Por último, pero no menos importante, las simulaciones ofrecieron una posible explicación de cómo Urano obtuvo su campo magnético descentrado y sus anomalías térmicas. En resumen, el impacto podría haber creado hielo fundido y trozos de roca torcidos dentro del planeta (lo que explica su campo magnético). También podría haber creado una delgada capa de escombros cerca del borde de la capa de hielo del planeta que habría atrapado el calor interno, lo que podría explicar por qué la atmósfera exterior de Urano experimenta temperaturas extremadamente frías de -216 ° C (-357 ° F).
Más allá de ayudar a los astrónomos a comprender a Urano, uno de los planetas menos entendidos del Sistema Solar, el estudio también tiene implicaciones cuando se trata del estudio de los exoplanetas. Hasta ahora, la mayoría de los planetas descubiertos en otros sistemas estelares han sido comparables en tamaño y masa a Urano. Como tal, los investigadores esperan que sus hallazgos arrojen luz sobre las composiciones químicas de estos planetas y expliquen cómo evolucionaron.
Como dijo el Dr. Luis Teodoro, del Instituto BAER y del Centro de Investigación Ames de la NASA, y uno de los coautores del artículo, "toda la evidencia apunta a que los impactos gigantes son frecuentes durante la formación del planeta, y con este tipo de investigación nosotros ahora están obteniendo más información sobre su efecto en exoplanetas potencialmente habitables ".
En los próximos años, se planean misiones adicionales para estudiar el Sistema Solar exterior y los planetas gigantes. Estos estudios no solo ayudarán a los astrónomos a comprender cómo evolucionó nuestro Sistema Solar, sino que también podrían decirnos qué papel juegan los gigantes gaseosos en lo que respecta a la habitabilidad.
