Neptuno

Neptuno es el octavo y más lejano planeta conocido que orbita alrededor del Sol . Es el cuarto planeta más grande del Sistema Solar por diámetro, el tercero más masivo y el planeta gigante más denso . Tiene 17 veces la masa de la Tierra . Comparado con Urano , su vecino gigante de hielo , Neptuno es ligeramente más pequeño, pero más masivo y denso. Al estar compuesto principalmente de gases y líquidos, ^{[ 23 ]} no tiene una superficie sólida bien definida. Neptuno orbita alrededor del Sol una vez cada 164,8 años a una distancia orbital de 30,1 unidades astronómicas (4500 millones de kilómetros; 2800 millones de millas) . Recibe su nombre del dios romano del mar y tiene el símbolo astronómico , que representa el tridente de Neptuno . ^[^e^]

Neptuno no es visible a simple vista y es el único planeta del Sistema Solar que no fue observado inicialmente mediante observación empírica directa . En cambio, cambios inesperados en la órbita de Urano llevaron a Alexis Bouvard a plantear la hipótesis de que su órbita estaba sujeta a perturbaciones gravitacionales por un planeta desconocido. Tras la muerte de Bouvard, la posición de Neptuno fue predicha matemáticamente a partir de sus observaciones, de forma independiente, por John Couch Adams y Urbain Le Verrier . Neptuno fue observado directamente con un telescopio el 23 de septiembre de 1846 ^{[ 2 ]} por Johann Gottfried Galle con una precisión de un grado respecto a la posición predicha por Le Verrier. Su luna más grande, Tritón , fue descubierta poco después, aunque ninguna de las lunas restantes del planeta fue localizada telescópicamente hasta el siglo XX.

La distancia del planeta a la Tierra le da un tamaño aparente pequeño , y su distancia al Sol lo hace muy tenue, lo que dificulta su estudio con telescopios terrestres. Solo la llegada del Telescopio Espacial Hubble y de grandes telescopios terrestres con óptica adaptativa permitió observaciones detalladas. Voyager 2 , que sobrevoló Neptuno el 25 de agosto de 1989, sigue siendo la única nave espacial que ha visitado el planeta. ^{[ 24 ]}^{[ 25 ]} Al igual que los gigantes gaseosos ( Júpiter y Saturno ), la atmósfera de Neptuno está compuesta principalmente de hidrógeno y helio , junto con trazas de hidrocarburos y posiblemente nitrógeno , pero contiene una mayor proporción de hielos como agua, amoníaco y metano . Similar a Urano, su interior está compuesto principalmente de hielos y roca; ^{[ 26 ]} ambos planetas se consideran normalmente "gigantes de hielo" para distinguirlos. ^{[ 27 ]} Junto con la dispersión de Rayleigh , los rastros de metano en las regiones más externas hacen que Neptuno parezca tenuemente azul. ^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}

A diferencia de la atmósfera fuertemente estacional de Urano, que puede ser uniforme durante largos períodos de tiempo, la atmósfera de Neptuno tiene patrones climáticos activos y consistentemente visibles. En el momento del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989, el hemisferio sur del planeta tenía una Gran Mancha Oscura comparable a la Gran Mancha Roja de Júpiter. En 2018, se identificaron y estudiaron una nueva mancha oscura principal y una mancha oscura más pequeña. ^{[ 30 ]} Estos patrones climáticos son impulsados por los vientos sostenidos más fuertes de cualquier planeta en el Sistema Solar, que alcanzan hasta 2100 km/h (580 m/s; 1300 mph) . ^[³¹^] Debido a su gran distancia del Sol, la atmósfera exterior de Neptuno es uno de los lugares más fríos del Sistema Solar, con temperaturas en la cima de sus nubes que se aproximan a 55 K (−218 °C ; −361 °F ) . Las temperaturas en el centro del planeta son aproximadamente 5400 K (5100 °C; 9300 °F) . ^[³²^]^[³³^] Neptuno tiene un sistema de anillos tenue y fragmentado ⁽ denominado "arcos"), descubierto en 1984 y confirmado por la Voyager 2. ^[ 34 ^]

Historia

Descubrimiento

Galileo Galilei pudo haber sido la primera persona en avistar Neptuno.

Urbain Le Verrier predijo con bastante éxito la posición de Neptuno.

Johann Gottfried Galle fue contratado por Le Verrier para buscar a Neptuno.

John Couch Adams calculó de forma independiente la posición de Neptuno.

Algunas de las primeras observaciones telescópicas conocidas , los dibujos de Galileo del 28 de diciembre de 1612 y del 27 de enero de 1613 ( según el calendario gregoriano ), contienen puntos trazados que coinciden con lo que ahora se sabe que fueron las posiciones de Neptuno en esas fechas. En ambas ocasiones, Galileo parece haber confundido a Neptuno con una estrella fija cuando apareció cerca —en conjunción— de Júpiter en el cielo nocturno . ^{[ 35 ]} Por lo tanto, no se le atribuye el descubrimiento de Neptuno. En su primera observación en diciembre de 1612, Neptuno estaba casi inmóvil en el cielo porque acababa de iniciar su movimiento retrógrado ese día. Este aparente movimiento hacia atrás se produce cuando la órbita de la Tierra la lleva más allá de un planeta exterior. Debido a que Neptuno apenas comenzaba su ciclo retrógrado anual, el movimiento del planeta era demasiado leve para ser detectado con el pequeño telescopio de Galileo. ^{[ 36 ]} En 2009, un estudio sugirió que Galileo al menos era consciente de que la "estrella" que había observado se había movido en relación con las estrellas fijas. ^{[ 37 ]}

En 1821, Alexis Bouvard publicó tablas astronómicas de la órbita de Urano . ^{[ 38 ]} Observaciones posteriores revelaron desviaciones sustanciales de las tablas, lo que llevó a Bouvard a hipotetizar que un cuerpo desconocido estaba perturbando la órbita mediante interacción gravitacional . ^{[ 39 ]} En 1843, John Couch Adams comenzó a trabajar en la órbita de Urano utilizando los datos que tenía. Solicitó datos adicionales a Sir George Airy , el Astrónomo Real , quien se los proporcionó en febrero de 1844. Adams continuó trabajando en 1845-1846 y produjo varias estimaciones diferentes para la posición de un planeta no descubierto más allá de Urano. ^{[ 40 ]}^{[ 41 ]}

Independientemente de Adams, Urbain Le Verrier desarrolló sus propios cálculos en 1845-1846 que apuntaban a un planeta no descubierto, pero no despertaron entusiasmo entre sus compatriotas. En junio de 1846, al ver la primera estimación publicada por Le Verrier de la longitud de un supuesto planeta no descubierto y su similitud con la estimación de Adams, Airy persuadió a James Challis para que lo buscara. Challis escudriñó el cielo en vano durante agosto y septiembre. ^{[ 39 ]}^{[ 42 ]} Challis, de hecho, había observado Neptuno un año antes que el posterior descubridor del planeta, Johann Gottfried Galle , y en dos ocasiones, el 4 y el 12 de agosto de 1845. Sin embargo, sus mapas estelares desactualizados y sus deficientes técnicas de observación hicieron que no reconociera las observaciones como tales hasta que realizó un análisis posterior. Challis estaba lleno de remordimiento, pero culpó de su negligencia a sus mapas y al hecho de que estaba distraído por su trabajo simultáneo en observaciones de cometas. ^{[ 43 ]}^{[ 39 ]}^{[ 44 ]}

Mientras tanto, Le Verrier envió una carta e instó al astrónomo Galle, del Observatorio de Berlín , a buscar con el refractor del observatorio . Heinrich d'Arrest , un estudiante del observatorio, sugirió a Galle que podrían comparar un mapa del cielo dibujado recientemente en la región de la ubicación predicha por Le Verrier con el cielo actual para buscar el desplazamiento característico de un planeta , en contraposición a una estrella fija. En la noche del 23 de septiembre de 1846, el día en que Galle recibió la carta, descubrió Neptuno justo al noreste de Iota Aquarii , a 1° de la posición de "cinco grados al este de Delta Capricornio " que Le Verrier había predicho, ^{[ 45 ]}^{[ 46 ]} aproximadamente a 12° de la predicción de Adams, y en el límite de Acuario y Capricornio según los límites de constelaciones modernos de la IAU .

Tras el descubrimiento, surgió una rivalidad nacionalista entre franceses y británicos sobre quién merecía el crédito. Finalmente, se alcanzó un consenso internacional que dictaminó que Le Verrier y Adams merecían el crédito conjunto. ^{[ 47 ]} Desde 1966, Dennis Rawlins ha cuestionado la credibilidad de la afirmación de Adams sobre el codescubrimiento, y la cuestión fue reevaluada por los historiadores con la devolución en 1998 de los «documentos de Neptuno» (documentos históricos) al Real Observatorio de Greenwich . ^{[ 48 ]}^{[ 49 ]}

Nomenclatura

Poco después de su descubrimiento, a Neptuno se le conocía simplemente como «el planeta exterior a Urano» o como «el planeta de Le Verrier». La primera sugerencia de nombre provino de Galle, quien propuso el nombre Janus . En Inglaterra, Challis propuso el nombre Oceanus . ^{[ 50 ]}

Reclamando el derecho a nombrar su descubrimiento, Le Verrier propuso rápidamente el nombre de Neptuno para este nuevo planeta, aunque afirmó falsamente que había sido aprobado oficialmente por la Oficina de Longitudes francesa . ^{[ 51 ]} En octubre, intentó nombrar el planeta Le Verrier , en su propio honor, y contó con el apoyo incondicional del director del observatorio, François Arago . Esta sugerencia encontró una fuerte resistencia fuera de Francia. ^{[ 52 ]} Los almanaques franceses reintrodujeron rápidamente el nombre de Herschel para Urano, en honor a su descubridor, Sir William Herschel , y Leverrier para el nuevo planeta. ^[⁵³^]

Struve se mostró a favor del nombre Neptuno el 29 de diciembre de 1846 ante la Academia de Ciencias de San Petersburgo , ^{[ 54 ]} por el color del planeta visto a través de un telescopio. ^{[ 55 ]} Pronto, Neptuno se convirtió en el nombre aceptado internacionalmente. En la mitología romana , Neptuno era el dios del mar, identificado con el griego Poseidón . La demanda de un nombre mitológico parecía estar en consonancia con la nomenclatura de los demás planetas, todos los cuales recibieron nombres de deidades de la mitología griega y romana. ^{[ f ]}^{[ 56 ]}

La mayoría de los idiomas actuales usan alguna variante del nombre "Neptuno" para el planeta. En chino, vietnamita, japonés y coreano, el nombre del planeta se tradujo como "estrella rey del mar" (海王星). ^{[ 57 ]}^{[ 58 ]} En mongol , Neptuno se llama Dalain van ( Далайн ван ), reflejando el papel de su dios homónimo como gobernante del mar. En griego moderno , el planeta se llama Poseidón ( Ποσειδώνας , Poseidonas ), el equivalente griego de Neptuno. ^{[ 59 ]} En hebreo , Rahab ( רהב ), de un monstruo marino bíblico mencionado en el Libro de los Salmos , fue seleccionado en una votación administrada por la Academia de la Lengua Hebrea en 2009 como el nombre oficial del planeta, aunque el término latino existente Neptun ( נפטון ) se usa comúnmente. ^{[ 60 ]}^{[ 61 ]} En maorí , el planeta se llama Tangaroa , nombrado en honor al dios maorí del mar . ^{[ 62 ]} En náhuatl , el planeta se llama Tlāloccītlalli , nombrado en honor al dios de la lluvia Tlāloc . ^{[ 62 ]} En tailandés , a Neptuno se le conoce por el nombre occidentalizado Dao Nepchun/Nepjun ( ดาวเนปจูน ) pero también se le llama Dao Ket ( ดาวเกตุ , lit. ' estrella de Ketu ' ), en honor a Ketu ( केतु ), el nodo lunar descendente , que desempeña un papel en la astrología hindú . En malayo , el nombre Waruna , en honor al dios hindú de los mares , está atestiguado desde la década de 1970, ^[⁶³^] pero finalmente fue reemplazado por los equivalentes latinos Neptun (en malayo ^[⁶⁴^] ) o Neptunus (en indonesio ^[⁶⁵^] ).

La forma adjetival usual es neptuniano . También se ha utilizado la forma transitoria poseídea ( / p ə ˈ s aɪ d i ən / ), de Poseidón , ^{[ 5 ]} aunque la forma adjetival usual de Poseidón es poseidoniana ( / ˌ p ɒ s aɪ ˈ d oʊ n i ən / ). ^{[ 66 ]}

Estado

Desde su descubrimiento en 1846 hasta el descubrimiento de Plutón en 1930, Neptuno fue el planeta conocido más lejano. Cuando se descubrió Plutón , se le consideró un planeta, y Neptuno se convirtió así en el segundo planeta conocido más lejano, excepto durante un período de 20 años entre 1979 y 1999 cuando la órbita elíptica de Plutón lo acercó más que Neptuno al Sol, convirtiendo a Neptuno en el noveno planeta desde el Sol durante este período. ^{[ 67 ]}^{[ 68 ]} Las estimaciones cada vez más precisas de la masa de Plutón, desde diez veces la de la Tierra hasta mucho menos que la de la Luna ^{[ 69 ]} y el descubrimiento del cinturón de Kuiper en 1992 llevaron a muchos astrónomos a debatir si Plutón debería considerarse un planeta o como parte del cinturón de Kuiper. ^{[ 70 ]}^{[ 71 ]} En 2006, la Unión Astronómica Internacional definió la palabra "planeta" por primera vez, reclasificando a Plutón como un " planeta enano " y convirtiendo a Neptuno una vez más en el planeta conocido más externo del Sistema Solar. ^{[ 72 ]}

Formación

Una simulación que muestra los planetas exteriores y el cinturón de Kuiper: a) antes de que Júpiter y Saturno alcanzaran una resonancia 2:1; b) después de la dispersión hacia el interior de los objetos del cinturón de Kuiper tras el cambio orbital de Neptuno; c) después de la eyección de los cuerpos dispersos del cinturón de Kuiper por Júpiter.

La formación de los gigantes de hielo, Neptuno y Urano, ha sido difícil de modelar con precisión. Los modelos actuales sugieren que la densidad de materia en las regiones exteriores del Sistema Solar era demasiado baja para explicar la formación de cuerpos tan grandes mediante el método tradicionalmente aceptado de acreción del núcleo , y se han propuesto varias hipótesis para explicar su formación. Una de ellas plantea que los gigantes de hielo no se formaron por acreción del núcleo, sino a partir de inestabilidades dentro del disco protoplanetario original , y que posteriormente sus atmósferas fueron expulsadas por la radiación de una estrella OB masiva cercana . ^{[ 73 ]}

Un concepto alternativo es que se formaron más cerca del Sol, donde la densidad de materia era mayor, y luego migraron a sus órbitas actuales después de la eliminación del disco protoplanetario gaseoso. ^{[ 74 ]} Esta hipótesis de migración después de la formación es favorecida debido a su capacidad para explicar mejor la ocupación de las poblaciones de objetos pequeños observados en la región transneptuniana. ^{[ 75 ]} La explicación más ampliamente aceptada actualmente ^{[ 76 ]}^{[ 77 ]}^{[ 78 ]} de los detalles de esta hipótesis se conoce como el modelo de Niza , que es un escenario de evolución dinámica que explora el efecto potencial de un Neptuno migratorio y los otros planetas gigantes en la estructura del cinturón de Kuiper.

Características físicas

La masa de Neptuno es de 1,024 × 10²⁶ kg^{[ 8 ]} es intermedio entre la Tierra y los gigantes gaseosos más grandes : es 17,15 veces la de la Tierra pero solo 1/19 de la de Júpiter .^{[ g ]} Su gravedad a 1 bar es 11,27 m/s² , 1,15 veces la gravedad superficial de la Tierra,^{[ 8 ]} y superada solo por Júpiter.^{[ 79 ]} El radio ecuatorial de Neptunode 24 764 km^{[ 11 ]} es casi cuatro veces el de la Tierra . Neptuno, como Urano , es un gigante de hielo , una subclase de planeta gigante , porque son más pequeños y tienen concentraciones más altas de volátiles que Júpiter y Saturno.^{[ 73 ]} En la búsqueda de exoplanetas , Neptuno se ha utilizado como metonimia : los cuerpos descubiertos de masa similar a menudo se denominan "Neptunos",^{[ 80 ]} al igual que los científicos se refieren a varios cuerpos extrasolares como "Júpiteres".

Estructura interna

La estructura interna de Neptuno se asemeja a la de Urano . Su atmósfera constituye entre el 5 y el 10 % de su masa y se extiende aproximadamente entre el 10 y el 20 % hacia el núcleo. La presión atmosférica alcanza unos 10 GPa , o aproximadamente 10⁵ ^atmósferas . En las regiones inferiores de la atmósfera se encuentran concentraciones crecientes de metano , amoníaco y agua. ^[³²^]

El manto equivale a entre 10 y 15 masas terrestres y es rico en agua, amoníaco y metano. ^{[ 2 ]} Como es habitual en la ciencia planetaria, esta mezcla se denomina hielo, aunque se trata de un fluido supercrítico caliente y denso . Este fluido, que posee una alta conductividad eléctrica, a veces se denomina océano de agua-amoníaco. ^{[ 81 ]} El manto puede consistir en una capa de agua iónica en la que las moléculas de agua se descomponen en una sopa de iones de hidrógeno y oxígeno , y más abajo, agua superiónica en la que el oxígeno cristaliza, pero los iones de hidrógeno flotan libremente dentro de la red de oxígeno. ^[⁸²^] A una profundidad de 7000 km, las condiciones pueden ser tales que el metano se descompone en cristales de diamante que caen como granizo. ^[⁸³^]^[⁸⁴^]^[⁸⁵^] Los científicos creen que este tipo de lluvia de diamantes ocurre en Júpiter, Saturno y Urano. ^[⁸⁶^]^[⁸⁴^] Los experimentos a muy alta presión realizados en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore sugieren que la parte superior del manto puede ser un océano de carbono líquido con "diamantes" sólidos flotantes. ^[⁸⁷^]^[⁸⁸^]^[⁸⁹^]

El núcleo de Neptuno probablemente esté compuesto de hierro, níquel y silicatos , con un modelo interno que da una masa de aproximadamente 1,2 veces la de la Tierra. ^{[ 26 ]} La presión en el centro es de 7 Mbar (700 GPa), aproximadamente el doble que la del centro de la Tierra, y la temperatura puede ser de 5400 K (5100 °C; 9300 °F) . ^[³²^]^[³³^]

Calefacción interna

El clima más variable de Neptuno en comparación con Urano se debe en parte a su mayor calentamiento interno . Las regiones superiores de la troposfera de Neptuno alcanzan una temperatura mínima de 51,8 K (−221,3 °C) . A una profundidad donde la presión atmosférica es igual a 1 bar (100 kPa ) , la temperatura es de 72,00 K (−201,15 °C) . ^[⁹⁰^] Más adentro de las capas de gas, la temperatura aumenta de forma constante. Al igual que con Urano, se desconoce la fuente de este calentamiento, pero la discrepancia es mayor: Urano irradia solo 1,1 veces más energía de la que recibe del Sol; ^[⁹¹^] mientras que Neptuno irradia aproximadamente 2,61 veces más energía de la que recibe del Sol. ^[¹⁸^]

Neptuno se encuentra a más del 50 % de distancia del Sol que Urano y recibe solo alrededor del 40 % de la cantidad de luz solar que recibe Urano; ^{[ 27 ]} sin embargo, su energía interna es suficiente para generar los vientos planetarios más rápidos del Sistema Solar. Dependiendo de las propiedades térmicas de su interior, el calor remanente de la formación de Neptuno podría ser suficiente para explicar su flujo de calor actual, aunque es más difícil explicar la falta de calor interno de Urano manteniendo la aparente similitud entre ambos planetas. ^{[ 92 ]}

Rotación y magnetosfera

Rotación

La inclinación axial de Neptuno es de 28,32°, ^{[ 93 ]} similar a las inclinaciones de la Tierra (23°) y Marte (25°). Como resultado, Neptuno experimenta cambios estacionales similares a los de la Tierra. El largo período orbital de Neptuno significa que las estaciones duran cuarenta años terrestres. ^{[ 94 ]} Su período de rotación sideral (día) es de aproximadamente 16,11 horas. ^{[ 13 ]} Debido a que su inclinación axial es comparable a la de la Tierra, la variación en la duración de su día a lo largo de su largo año no es más extrema.

Debido a que Neptuno no es un cuerpo sólido, su atmósfera experimenta una rotación diferencial . La amplia zona ecuatorial rota con un período de aproximadamente 18 horas, que es más lento que la rotación de 16,1 horas del campo magnético del planeta. Por el contrario, ocurre lo contrario en las regiones polares, donde el período de rotación es de 12 horas. Esta rotación diferencial es la más pronunciada de cualquier planeta del Sistema Solar ^{[ 95 ]} y da como resultado una fuerte cizalladura del viento latitudinal ^[⁹⁶^] .

Magnetosfera

La magnetosfera de Neptuno consiste en un campo magnético fuertemente inclinado con respecto a su eje de rotación a 47° y desplazado al menos 0,55 radios (~13 500 km) del centro físico del planeta, similar a la magnetosfera de Urano. Antes de la llegada de la Voyager 2 a Neptuno, se hipotetizó que la rotación lateral de Urano causaba su magnetosfera inclinada. Al comparar los campos magnéticos de ambos planetas, los científicos ahora creen que la orientación extrema podría ser característica de los flujos en el interior de los planetas. Este campo podría generarse por movimientos convectivos de fluidos en una delgada capa esférica de líquidos conductores de electricidad (probablemente una combinación de amoníaco, metano y agua), ^{[ 97 ]} lo que resultaría en una acción de dinamo . ^{[ 98 ]}

El componente dipolar del campo magnético en el ecuador magnético de Neptuno es de aproximadamente 14 microteslas (0,14 G ). ^[⁹⁹^] El momento magnético dipolar de Neptuno es de aproximadamente 2,2 × 10 ¹⁷ T·m ³ (14 μT· R _N³ , donde R _N es el radio de Neptuno). El campo magnético de Neptuno tiene una geometría compleja que incluye contribuciones relativamente grandes de componentes no dipolares, incluido un fuerte momento cuadrupolar que puede superar en intensidad al momento dipolar . Por el contrario, la Tierra, Júpiter y Saturno tienen momentos cuadrupolares relativamente pequeños, y sus campos están menos inclinados con respecto al eje polar. El gran momento cuadrupolar de Neptuno puede ser el resultado de un desplazamiento del centro del planeta y de las restricciones geométricas del generador de dinamo del campo. ^[¹⁰⁰^]^[¹⁰¹^]

El choque frontal de Neptuno , donde la magnetosfera comienza a frenar el viento solar , se produce a una distancia de 34,9 veces el radio del planeta. La magnetopausa , donde la presión de la magnetosfera contrarresta el viento solar, se sitúa a una distancia de entre 23 y 26,5 veces el radio de Neptuno. La cola de la magnetosfera se extiende al menos hasta 72 veces el radio de Neptuno, y probablemente mucho más allá. ^{[ 100 ]}

Las mediciones realizadas por la Voyager 2 en frecuencias ultravioleta extrema y de radio revelaron que Neptuno tiene auroras débiles y tenues, pero complejas y únicas ; sin embargo, estas observaciones fueron limitadas en el tiempo y no contenían infrarrojo. Los astrónomos posteriores que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble no han vislumbrado las auroras, a diferencia de las auroras más definidas de Urano. ^{[ 102 ]}^{[ 103 ]} En 2023, el Telescopio Espacial James Webb observó la atmósfera de Neptuno y realizó la primera detección del catión trihidrógeno ( ${\ce {H3+}}$ ) en el planeta. Este hallazgo solo fue posible gracias a la mayor resolución espacial del JWST, que permitió la separación de las estrechas ${\ce {H3+}}$ emisiones de la amplia luz solar reflejada por las nubes inferiores. Algunas de estas emisiones siguen tendencias de temperatura, densidad iónica y espaciales consistentes con las auroras, lo que implica que esta fue también la primera observación de la aurora infrarroja de Neptuno. ^{[ 104 ]} La naturaleza de las auroras de Neptuno está muy influenciada por la peculiar naturaleza de su campo magnético. Los polos magnéticos de Urano y Neptuno no están alineados con los polos de rotación de los planetas, lo que hace que sus auroras ocurran principalmente alrededor de las latitudes medias en lugar de en los polos como la Tierra o Júpiter. ^{[ 105 ]}

Color

La atmósfera de Neptuno es ligeramente azul en el espectro óptico , solo un poco más saturada que el azul de la atmósfera de Urano. ^{[ 106 ]} Esto se debe a la presencia de metano en su atmósfera. ^{[ 107 ]}

El 25 de agosto de 1989, la sonda Voyager 2 sobrevoló Neptuno; sus representaciones exageraron enormemente el contraste de color de Neptuno "para revelar mejor las nubes, las bandas y los vientos", haciéndolo parecer de un azul profundo en comparación con el blanco roto de Urano, creando el mito de que Neptuno era de un color azul celeste intenso. ^{[ 108 ]} Los dos planetas habían sido fotografiados con sistemas diferentes, lo que dificultó la comparación directa de las imágenes compuestas resultantes . Esto se revisó con el color normalizado a lo largo del tiempo, de forma más exhaustiva a finales de 2023. ^{[ 109 ]}^{[ 110 ]}

Imagen original de 2 colores (naranja-verde) de la NASA/JPL de la Voyager 2 , con color exagerado ^{[ 111 ].}
Color recalibrado en 2016 (Justin Cowart), conservando cierta mejora para el contraste ^{[ 112 ]}
Color recalibrado en 2023 (Patrick Irwin), aproximándose al color verdadero ^{[ 113 ]}

Atmósfera

Cobertura nubosa de Neptuno desde 1994 hasta 2020. ^{[ 114 ]} Imagen en falso color basada en datos de los instrumentos WFPC2 y WFC3 del Telescopio Espacial Hubble .

Bandas de nubes de gran altitud proyectan sombras sobre la capa de nubes bajas de Neptuno. El color se ha intensificado para mostrar las nubes con mayor claridad.

A gran altitud, la atmósfera de Neptuno está compuesta en un 80 % de hidrógeno y un 19 % de helio . ^{[ 32 ]} Se encuentra presente una cantidad ínfima de metano . Existen bandas de absorción prominentes de metano en longitudes de onda superiores a 600 nm, en la porción roja e infrarroja del espectro. Al igual que en Urano, esta absorción de luz roja por el metano atmosférico es parte de lo que le da a Neptuno su tenue tono azul, ^{[ 115 ]} que es más pronunciado en Neptuno debido a la bruma concentrada en la atmósfera de Urano. ^{[ 116 ]}^{[ 109 ]}

La atmósfera de Neptuno se subdivide en dos regiones principales: la troposfera inferior , donde la temperatura disminuye con la altitud, y la estratosfera , donde la temperatura aumenta con la altitud. El límite entre ambas, la tropopausa , se encuentra a una presión de 0,1 bares (10 kPa) . ^[²⁷^] La estratosfera da paso a la termosfera a una presión inferior a 10⁻⁵ ^a 10⁻⁴ ^bares (1 a 10 Pa). ^[²⁷^] La termosfera transiciona gradualmente a la exosfera . ^[¹¹⁷^]

Los modelos sugieren que la troposfera de Neptuno está formada por nubes de composición variable según la altitud. ^{[ 114 ]} Las nubes de nivel superior se encuentran a presiones inferiores a un bar, donde la temperatura es adecuada para la condensación del metano. Para presiones entre uno y cinco bares (100 y 500 kPa), se cree que se forman nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno . Por encima de una presión de cinco bares, las nubes pueden consistir en amoníaco, sulfuro de amonio , sulfuro de hidrógeno y agua. Se deberían encontrar nubes más profundas de hielo de agua a presiones de aproximadamente 50 bares (5,0 MPa) , donde la temperatura alcanza los 273 K (0 °C; 32 °F) . Debajo, se pueden encontrar nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno. ^[⁹⁷^]

Se han observado nubes de gran altitud en Neptuno proyectando sombras sobre la capa de nubes opaca inferior. Existen bandas de nubes de gran altitud que envuelven el planeta a latitudes constantes. Estas bandas circunferenciales tienen anchos de 50 a 150 km y se encuentran a unos 50 a 110 km por encima de la capa de nubes. ^{[ 96 ]} Estas altitudes se encuentran en la capa donde se produce el clima, la troposfera. El clima no se produce en la estratosfera superior ni en la termosfera. En agosto de 2023, las nubes de gran altitud de Neptuno desaparecieron, lo que motivó la referencia a un estudio que abarca treinta años de observaciones del Telescopio Espacial Hubble y telescopios terrestres. El estudio encontró que la actividad de las nubes de gran altitud de Neptuno está ligada a los ciclos solares , y no a las estaciones del planeta. ^{[ 114 ]}^{[ 118 ]}^{[ 119 ]}

Los espectros de Neptuno sugieren que su estratosfera inferior es brumosa debido a la condensación de productos de la fotólisis ultravioleta del metano, como el etano y el etino . ^{[ 27 ]}^{[ 32 ]} La estratosfera alberga cantidades traza de monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno . ^{[ 27 ]}^{[ 120 ]} La estratosfera de Neptuno es más cálida que la de Urano debido a la elevada concentración de hidrocarburos. ^{[ 27 ]}

Por razones que aún se desconocen, la termosfera del planeta tiene una temperatura anómalamente alta de aproximadamente 750 K (477 °C; 890 °F) . ^[¹²¹^]^[¹²²^] El planeta está demasiado lejos del Sol para que este calor se genere por radiación ultravioleta . Un posible mecanismo de calentamiento es la interacción atmosférica con iones en el campo magnético del planeta . Otros posibles mecanismos son las ondas gravitatorias del interior que se disipan en la atmósfera. La primera observación de ${\ce {H3+}}$ en la ionosfera de Neptuno , ubicada junto con la termosfera, también condujo a la primera medición de temperatura de la termosfera de Neptuno desde Voyager 2 de 450 K; por lo tanto, Neptuno está experimentando una tendencia de enfriamiento extremo e inexplicable de ~10 K por año. ^{[ 104 ]} Esta tendencia de enfriamiento también está ocurriendo en la atmósfera superior de Urano y está mucho mejor documentada. ^{[ 123 ]} La termosfera contiene trazas de dióxido de carbono y agua, que pueden haber sido depositadas por fuentes externas como meteoritos y polvo. ^{[ 97 ]}^{[ 120 ]}

Clima

El clima de Neptuno se caracteriza por sistemas de tormentas extremadamente dinámicos, con vientos que alcanzan velocidades de casi 600 m/s (2200 km/h; 1300 mph) , superando el flujo supersónico . ^[³¹^] Más típicamente, al rastrear el movimiento de nubes persistentes, se ha demostrado que las velocidades del viento varían de 20 m/s en dirección este a 325 m/s hacia el oeste. ^[¹²⁵^] En las cimas de las nubes, los vientos predominantes varían en velocidad de 400 m/s a lo largo del ecuador a 250 m/s en los polos. ^[⁹⁷^] La mayoría de los vientos en Neptuno se mueven en una dirección opuesta a la rotación del planeta. ^[¹²⁶^] El patrón general de los vientos mostró rotación prograda en latitudes altas frente a rotación retrógrada en latitudes más bajas. Se cree que la diferencia en la dirección del flujo es un " efecto superficial " y no se debe a ningún proceso atmosférico más profundo. ^[²⁷^] A 70°S de latitud, un chorro de alta velocidad viaja a una velocidad de 300 m/s. ^[²⁷^] Debido a los cambios estacionales, se ha observado que las bandas de nubes en el hemisferio sur de Neptuno aumentan de tamaño y albedo . Esta tendencia se observó por primera vez en 1980. El largo período orbital de Neptuno da como resultado estaciones que duran 40 años terrestres. ^[⁹⁴^]

Neptuno se diferencia de Urano en su nivel típico de actividad meteorológica . La Voyager 2 observó fenómenos meteorológicos en Neptuno durante su sobrevuelo de 1989, ^{[ 127 ]} pero no fenómenos comparables en Urano durante su sobrevuelo de 1986.

La abundancia de metano, etano y acetileno en el ecuador de Neptuno es entre 10 y 100 veces mayor que en los polos. Esto se interpreta como evidencia de surgencia en el ecuador y subsidencia cerca de los polos, ya que la fotoquímica no puede explicar la distribución sin circulación meridional. ^{[ 27 ]}

En 2007, se descubrió que la troposfera superior del polo sur de Neptuno era aproximadamente 10 K más cálida que el resto de su atmósfera, que tiene una temperatura promedio de unos 73 K (−200 °C) . La diferencia de temperatura es suficiente para que el metano, que en otras partes está congelado en la troposfera, escape a la estratosfera cerca del polo. ^[¹²⁸^] El punto relativamente caliente se debe a la inclinación axial de Neptuno , que ha expuesto el polo sur al Sol durante el último cuarto del año de Neptuno, o aproximadamente 40 años terrestres. A medida que Neptuno se mueve lentamente hacia el lado opuesto del Sol, el polo sur se oscurecerá y el polo norte se iluminará, lo que provocará que la liberación de metano se desplace hacia el polo norte. ^[¹²⁹^]

Tormentas

En 1989, la Gran Mancha Oscura , un sistema de tormenta anticiclónica que abarcaba 13 000 km × 6600 km (8100 mi × 4100 mi) , ^[¹²⁷^] fue descubierta por la nave espacial Voyager 2 de la NASA . La tormenta se asemejaba a la Gran Mancha Roja de Júpiter. Unos cinco años después, el 2 de noviembre de 1994, el Telescopio Espacial Hubble no observó la Gran Mancha Oscura en el planeta. En cambio, se encontró una nueva tormenta similar a la Gran Mancha Oscura en el hemisferio norte de Neptuno. ^[¹³⁰^]

ElScooter es otra tormenta, un grupo de nubes blancas más al sur que la Gran Mancha Oscura. Este apodo surgió durante los meses previos al encuentro de la Voyager 2 en 1989, cuando se observó que se movían a velocidades superiores a las de la Gran Mancha Oscura (y las imágenes adquiridas posteriormente revelarían la presencia de nubes que se movían incluso más rápido que las que inicialmente había detectado la Voyager 2 ).^{[ 126 ]} La Pequeña Mancha Oscura es una tormenta ciclónica austral, la segunda tormenta más intensa observada durante el encuentro de 1989. Inicialmente era completamente oscura, pero a medida que la Voyager 2 se acercaba al planeta, se desarrolló un núcleo brillante, que se puede ver en la mayoría de las imágenes de mayor resolución.^{[ 131 ]} En 2018, se identificó y estudió una nueva mancha oscura principal y una mancha oscura más pequeña.^{[ 30 ]} En 2023, se anunció la primera observación terrestre de una mancha oscura en Neptuno.^{[ 132 ]}

La Gran Mancha Oscura del Norte, fotografiada por el Hubble en 2018.

La Gran Mancha Oscura del Norte y una tormenta compañera más pequeña captadas por el Hubble en 2020.

El vórtice SDS-2015 ^{[ h ]} de Neptuno en aproximadamente dos años, que parece haberse estado reduciendo y desapareciendo.

Se cree que las manchas oscuras de Neptuno se producen en la troposfera a altitudes más bajas que las estructuras nubosas más brillantes, ^{[ 134 ]} por lo que aparecen como agujeros en las capas superiores de nubes. Dado que son estructuras estables que pueden persistir durante varios meses, se cree que son estructuras de vórtice . ^{[ 96 ]} A menudo, las manchas oscuras están asociadas con nubes de metano más brillantes y persistentes que se forman alrededor de la capa de la tropopausa . ^{[ 135 ]} La persistencia de las nubes acompañantes muestra que algunas antiguas manchas oscuras pueden seguir existiendo como ciclones, aunque ya no sean visibles como una estructura oscura. Las manchas oscuras pueden disiparse cuando migran demasiado cerca del ecuador o posiblemente a través de algún otro mecanismo desconocido. ^{[ 136 ]}

En 1989, el experimento de radioastronomía planetaria (PRA) de Voyager 2 observó alrededor de 60 relámpagos, o descargas electrostáticas neptunianas que emitían energías superiores a7 × 10 ⁸J . ^{[ 138 ]} Un sistema de ondas de plasma (PWS) detectó 16 eventos de ondas electromagnéticas con un rango de frecuencia de50–12 kHz en latitudes magnéticas 7–33˚. ^{[ 139 ]}^{[ 140 ]} Estas detecciones de ondas de plasma posiblemente fueron desencadenadas por relámpagos durante 20 minutos en las nubes de amoníaco de la magnetosfera. ^{[ 140 ]}

Durante el acercamiento más cercano de la Voyager 2 a Neptuno, el instrumento PWS proporcionó las primeras detecciones de ondas de plasma de Neptuno a una tasa de muestreo de 28.800 muestras por segundo. ^{[ 140 ]} Las densidades de plasma medidas varían de 10 ⁻³ a 10 ⁻¹ cm ³ . ^{[ 140 ]}^{[ 141 ]} Los relámpagos neptunianos pueden ocurrir en tres capas de nubes, ^{[ 142 ]} y el modelado microfísico sugiere que la mayoría de estos sucesos ocurren en las nubes de agua de la troposfera o en las nubes de amoníaco poco profundas de la magnetosfera. ^{[ 139 ]}^{[ 143 ]} Se predice que Neptuno tiene 1/19 de la tasa de relámpagos de Júpiter y que muestra la mayor parte de su actividad eléctrica en latitudes altas. Sin embargo, los relámpagos en Neptuno parecen asemejarse más a los relámpagos en la Tierra que a los relámpagos jovianos. ^{[ 138 ]}

Movimiento orbital y observación

Neptuno (arco rojo) completa una órbita alrededor del Sol (centro) por cada 164,79 órbitas de la Tierra. El punto azul claro representa a Urano.

La distancia promedio entre Neptuno y el Sol es de 4.5 mil millones de km (alrededor de 30.1 unidades astronómicas (UA), la distancia media de la Tierra al Sol), y completa una órbita en promedio cada 164.79 años, sujeta a una variabilidad de alrededor de ±0.1 años. La distancia del perihelio es de 29.81 UA, y la distancia del afelio es de 30.33 UA. ^[ⁱ^] La excentricidad orbital de Neptuno es de solo 0.008678, lo que lo convierte en el planeta del Sistema Solar con la segunda órbita más circular después de Venus . ^[¹⁴⁵^] La órbita de Neptuno está inclinada 1.77° en comparación con la de la Tierra.

El 11 de julio de 2011, Neptuno completó su primera órbita baricéntrica completa desde su descubrimiento en 1846; ^{[ 146 ]} no apareció en su posición exacta de descubrimiento en el cielo porque la Tierra estaba en una ubicación diferente en su órbita de 365,26 días. Debido al movimiento del Sol en relación con el baricentro del Sistema Solar, el 11 de julio, Neptuno no estaba en su posición exacta de descubrimiento en relación con el Sol; si se utiliza el sistema de coordenadas heliocéntricas más común , la longitud de descubrimiento se alcanzó el 12 de julio de 2011. ^{[ 13 ]}^{[ 147 ]}^{[ 148 ]}^{[ 149 ]}

Observación

Neptuno es demasiado tenue para ser visible a simple vista . Su magnitud aparente actualmente oscila entre 7,67 y 7,89, con una media de 7,78 y una desviación estándar de 0,06. ^{[ 20 ]} Puede ser eclipsado por las lunas galileanas de Júpiter , el planeta enano Ceres y los asteroides 4 Vesta , 2 Palas , 7 Iris , 3 Juno y 6 Hebe . ^{[ 150 ]} Un telescopio o unos binoculares potentes resolverán Neptuno como un pequeño disco azul, de apariencia similar a Urano. [ ^{151 ] Neptuno aumentó su brillo aproximadamente un 10 % entre 1980 y 2000}^, principalmente debido al cambio de estaciones. ^[¹⁵²^{] Neptuno podría seguir aumentando su brillo a medida que se acerque}^al perihelio en 2042. Antes de 1980, el planeta era tan tenue como de magnitud 8,0. ^[²⁰^]

Debido a la distancia de Neptuno a la Tierra, su diámetro angular solo varía de 2,2 a 2,4 segundos de arco , ^[⁸^]^[²²^] el más pequeño de los planetas del Sistema Solar. Su pequeño tamaño aparente dificulta su estudio visual. Los datos telescópicos fueron limitados hasta la llegada del Telescopio Espacial Hubble y los grandes telescopios terrestres con óptica adaptativa (AO). En 1977, por ejemplo, incluso el período de rotación de Neptuno seguía siendo incierto. ^[¹⁵³^]^[¹⁵⁴^]^[¹⁵⁵^] Las observaciones terrestres con óptica adaptativa se llevaron a cabo con éxito por primera vez en 1997 en Hawái. ^[¹⁵⁶^] Neptuno se está acercando actualmente al perihelio (punto más cercano al Sol) y se ha demostrado que se está calentando, con un aumento de la actividad atmosférica y el brillo como consecuencia. Las nuevas tecnologías están registrando imágenes cada vez más detalladas de Neptuno. Tanto el Hubble como los telescopios de óptica adaptativa han realizado descubrimientos desde mediados de la década de 1990, incluyendo un aumento en el número de satélites conocidos alrededor de los planetas exteriores. En 2004 y 2005, se descubrieron cinco nuevos satélites pequeños de Neptuno con diámetros entre 38 y 61 kilómetros. ^[¹⁵⁷^]

Desde la Tierra, Neptuno realiza un movimiento retrógrado aparente cada 367 días, lo que resulta en un movimiento en bucle contra las estrellas de fondo durante cada oposición . Estos bucles lo llevaron cerca de las coordenadas de descubrimiento de 1846 en abril y julio de 2010 y nuevamente en octubre y noviembre de 2011. ^{[ 149 ]}

El período orbital de Neptuno, de 164 años, significa que el planeta tarda un promedio de 13 años en recorrer cada constelación del zodíaco. En 2011, completó su primera órbita completa alrededor del Sol desde su descubrimiento y regresó al lugar donde fue avistado por primera vez, al noreste de Iota Aquarii . ^{[ 45 ]}

La observación de Neptuno en la banda de radiofrecuencia muestra que es una fuente tanto de emisión continua como de ráfagas irregulares. Se cree que ambas fuentes se originan en su campo magnético giratorio. ^{[ 97 ]} En la parte infrarroja del espectro, las tormentas de Neptuno aparecen brillantes sobre un fondo más frío, lo que permite rastrear fácilmente el tamaño y la forma de estas características. ^{[ 158 ]}

Sistema satelital y resonancia

Anillos planetarios

Neptuno posee un sistema de anillos planetarios , aunque mucho menos sustancial que el de Saturno y Urano . ^{[ 159 ]} Los anillos podrían estar formados por partículas de hielo recubiertas de silicatos o material a base de carbono, lo que probablemente les confiere un tono rojizo. ^{[ 160 ]} Los tres anillos principales son el estrecho Anillo de Adams, a 63 000 km del centro de Neptuno; el Anillo de Le Verrier, a 53 000 km; y el más ancho y tenue Anillo de Galle, a 42 000 km. Una tenue extensión hacia afuera del Anillo de Le Verrier ha sido denominada Lassell; está delimitada en su borde exterior por el Anillo de Arago, a 57 000 km. ^{[ 161 ]}

El primero de estos anillos planetarios fue detectado en 1968 por un equipo liderado por Edward Guinan . ^{[ 34 ]}^{[ 162 ]} A principios de la década de 1980, el análisis de estos datos junto con observaciones más recientes llevó a la hipótesis de que este anillo podría estar incompleto. ^{[ 163 ]} La evidencia de que los anillos podrían tener huecos surgió por primera vez durante una ocultación estelar en 1984 cuando los anillos oscurecieron una estrella en inmersión pero no en emersión. ^{[ 164 ]} Las imágenes de Voyager 2 en 1989 resolvieron el problema al mostrar varios anillos débiles.

El anillo más externo, Adams, contiene cinco arcos prominentes ahora llamados Courage , Liberté , Egalité 1 , Egalité 2 y Fraternité (Coraje, Libertad, Igualdad y Fraternidad). ^{[ 165 ]} La existencia de arcos era difícil de explicar porque las leyes del movimiento predecirían que los arcos se extenderían formando un anillo uniforme en escalas de tiempo cortas. Los astrónomos ahora estiman que los arcos se mantienen en su forma actual debido a los efectos gravitacionales de Galatea , una luna justo hacia el interior del anillo. ^{[ 166 ]}^{[ 167 ]}

Las observaciones terrestres anunciadas en 2005 parecían indicar que los anillos de Neptuno eran mucho más inestables de lo que se creía. Las imágenes tomadas por el Observatorio WM Keck en 2002 y 2003 muestran una considerable degradación de los anillos en comparación con las imágenes de la Voyager 2. En particular, parece que el arco Liberté podría desaparecer en tan solo un siglo. ^{[ 168 ]}

Lunas

Neptuno tiene 16 lunas conocidas . ^{[ 169 ]} Tritón es la luna más grande de Neptuno, representando más del 99,5% de la masa en órbita alrededor de Neptuno, ^{[ j ]} y es la única lo suficientemente masiva como para ser esferoidal . Tritón fue descubierto por William Lassell solo 17 días después del descubrimiento del propio Neptuno. A diferencia de todas las demás lunas planetarias grandes en el Sistema Solar, Tritón tiene una órbita retrógrada , lo que indica que fue capturado en lugar de formarse en el lugar; probablemente fue una vez un planeta enano en el cinturón de Kuiper. ^{[ 170 ]} Está lo suficientemente cerca de Neptuno como para estar bloqueado en una rotación síncrona , y está girando lentamente en espiral hacia adentro debido a la aceleración de marea . Eventualmente será destrozado, en unos 28 mil millones de años, cuando alcance el límite de Roche . ^{[ 171 ]} En 1989, Tritón era el objeto más frío que se había medido hasta entonces en el Sistema Solar, ^{[ 172 ]} con temperaturas estimadas de 38 K (−235 °C) . ^[¹⁷³^]^[¹⁷⁴^] Esta temperatura tan baja se debe al albedo muy alto de Tritón, que hace que refleje mucha luz solar en lugar de absorberla. ^[¹⁷⁵^]^[¹⁷⁶^]

El segundo satélite conocido de Neptuno (por orden de descubrimiento), la luna irregular Nereida , tiene una de las órbitas más excéntricas de cualquier satélite del Sistema Solar. Su excentricidad de 0,7512 le otorga un apoapsis siete veces mayor que su distancia al periapsis de Neptuno. ^{[ k ]}

De julio a septiembre de 1989, la Voyager 2 descubrió seis lunas de Neptuno. ^{[ 177 ]} De estas, Proteo, de forma irregular, es notable por ser tan grande como un cuerpo de su densidad puede ser sin ser atraído a una forma esférica por su propia gravedad. ^{[ 178 ]} Aunque es la segunda luna más masiva de Neptuno, es solo el 0,25 % de la masa de Tritón. Las cuatro lunas más internas de Neptuno —Náyade , Talasa , Despina y Galatea— orbitan lo suficientemente cerca como para estar dentro de los anillos de Neptuno. La siguiente más alejada, Larisa , fue descubierta originalmente en 1981 cuando ocultó una estrella. Esta ocultación se había atribuido a arcos de anillos, pero cuando la Voyager 2 observó Neptuno en 1989, se descubrió que Larisa la había causado. Cinco nuevas lunas irregulares descubiertas entre 2002 y 2003 fueron anunciadas en 2004. ^{[ 179 ]}^{[ 180 ]} Una nueva luna y la segunda más pequeña hasta la fecha, Hipocampo , fue descubierta en 2013 mediante la combinación de múltiples imágenes del Hubble. ^{[ 181 ]} Debido a que Neptuno era el dios romano del mar, las lunas de Neptuno han sido nombradas en honor a dioses marinos menores. ^{[ 56 ]}

Resonancias orbitales

La órbita de Neptuno tiene un profundo impacto en la región directamente más allá de ella, conocida como el cinturón de Kuiper . El cinturón de Kuiper es un anillo de pequeños mundos helados, similar al cinturón de asteroides pero mucho más grande, que se extiende desde la órbita de Neptuno a 30 UA hasta aproximadamente 55 UA del Sol. ^{[ 182 ]} De manera similar a como la gravedad de Júpiter domina el cinturón de asteroides , la gravedad de Neptuno domina el cinturón de Kuiper. A lo largo de la historia del Sistema Solar, ciertas regiones del cinturón de Kuiper se desestabilizaron por la gravedad de Neptuno, creando huecos en su estructura. La región entre 40 y 42 UA es un ejemplo. ^{[ 183 ]}

Existen órbitas dentro de estas regiones vacías donde los objetos pueden sobrevivir durante la edad del Sistema Solar. Estas resonancias ocurren cuando el período orbital de Neptuno es una fracción precisa del del objeto, como 1:2 o 3:4. Si, por ejemplo, un objeto orbita alrededor del Sol una vez por cada dos órbitas de Neptuno, solo completará media órbita para cuando Neptuno regrese a su posición original. La resonancia más poblada en el cinturón de Kuiper, con más de 200 objetos conocidos, ^{[ 184 ]} es la resonancia 2:3. Los objetos en esta resonancia completan 2 órbitas por cada 3 de Neptuno, y se conocen como plutinos porque el mayor de los objetos conocidos del cinturón de Kuiper, Plutón , está entre ellos. ^{[ 185 ]} Aunque Plutón cruza la órbita de Neptuno regularmente, la resonancia 2:3 hace que nunca puedan colisionar. ^{[ 186 ]} Las resonancias 3:4, 3:5, 4:7 y 2:5 están menos pobladas. ^{[ 187 ]}

Neptuno tiene varios objetos troyanos conocidos que ocupan tanto los puntos de Lagrange _L4 y L5 _del Sol -Neptuno —regiones gravitacionalmente estables que preceden y siguen a Neptuno en su órbita, respectivamente. [ ¹⁸⁸^]^Los troyanos de Neptuno pueden considerarse en resonancia 1:1 con Neptuno. Algunos troyanos de Neptuno son notablemente estables en sus órbitas y es probable que se hayan formado junto a Neptuno en lugar de haber sido capturados . El primer objeto identificado como asociado con el punto de Lagrange L5 posterior de Neptuno fue 2008 _LC 18. [ 189 ^]^Neptuno^tiene un cuasisatélite temporal , (309239) 2007 RW 10. ^[¹⁹⁰^] El objeto ha sido un cuasisatélite de Neptuno durante unos 12.500 años y permanecerá en ese estado dinámico durante otros 12.500 años. ^[¹⁹⁰^]

Exploración

La Voyager 2 es la única nave espacial que ha visitado Neptuno. Su máximo acercamiento al planeta ocurrió el 25 de agosto de 1989. Dado que este era el último planeta importante que la nave podía visitar, se decidió realizar un sobrevuelo cercano de la luna Tritón , sin importar las consecuencias para la trayectoria, de forma similar a lo que se hizo parael encuentro de la Voyager 1 con Saturno y su luna Titán . Las imágenes transmitidas a la Tierra desde la Voyager 2 se convirtieron en la base de un programa nocturno de PBS de 1989 , Neptuno toda la noche .^{[ 191 ]}

Durante el encuentro, las señales de la nave espacial tardaron 246 minutos en llegar a la Tierra. Por lo tanto, en su mayor parte, la misión de la Voyager 2 dependió de los comandos planificados para el encuentro con Neptuno. La nave espacial realizó un acercamiento a la luna Nereida antes de que esta se situara a 4400 km de la atmósfera de Neptuno el 25 de agosto, y luego pasó cerca de Tritón, la luna más grande del planeta, ese mismo día. ^[¹⁹²^]

La nave espacial verificó la existencia de un campo magnético alrededor del planeta y descubrió que este campo estaba desplazado del centro e inclinado de manera similar al campo alrededor de Urano. El período de rotación de Neptuno se determinó mediante mediciones de emisiones de radio y la Voyager 2 mostró que Neptuno tenía un sistema meteorológico sorprendentemente activo. Se descubrieron seis nuevas lunas y se demostró que el planeta tenía más de un anillo. ^{[ 177 ]}^{[ 192 ]} El sobrevuelo proporcionó la primera medición precisa de la masa de Neptuno, que resultó ser un 0,5 por ciento menor de lo que se había calculado. Esta nueva cifra refutó la hipótesis de que un Planeta X no descubierto actuaba sobre las órbitas de Neptuno y Urano. ^{[ 193 ]}^{[ 194 ]}

Desde 2018, la Administración Espacial Nacional de China ha estado estudiando un concepto para un par de sondas interestelares similares a Voyager , conocidas tentativamente como Shensuo . ^{[ 195 ]} Ambas sondas se lanzarían en la década de 2020 y tomarían trayectorias diferentes para explorar los extremos opuestos de la heliosfera ; la segunda sonda, IHP-2 , sobrevolaría Neptuno en enero de 2038, pasando solo 1000 km por encima de las cimas de las nubes, y potencialmente transportaría un impactador atmosférico para ser liberado durante su aproximación. ^{[ 196 ]} Posteriormente, continuará su misión a través del cinturón de Kuiper hacia la cola de la heliosfera, que hasta ahora no ha sido explorada.

Después de los sobrevuelos de Voyager 2 e IHP-2 , el siguiente paso en la exploración científica del sistema de Neptuno se considera una misión orbital; la mayoría de las propuestas han sido de la NASA , más a menudo para un orbitador Flagship . ^{[ 197 ]} En 2003, hubo una propuesta en los "Estudios de Misiones de Visión" de la NASA para una misión "Orbitador de Neptuno con Sondas" que realizaría ciencia al nivel de Cassini . ^{[ 198 ]} Una propuesta posterior, que no fue seleccionada, fue para Argo , una nave espacial de sobrevuelo que se lanzaría en 2019, que visitaría Júpiter, Saturno, Neptuno y un objeto del cinturón de Kuiper. El enfoque habría sido Neptuno y su luna más grande, Tritón, para ser investigada alrededor de 2029. ^{[ 199 ]}

La misión propuesta New Horizons 2 podría haber realizado un sobrevuelo cercano del sistema de Neptuno, pero posteriormente fue descartada. Una propuesta para el Programa Discovery es que la nave espacial Trident realice un sobrevuelo de Neptuno y Tritón; ^{[ 200 ]} sin embargo, la misión no fue seleccionada para Discovery 15 o 16. Neptune Odyssey es otro concepto para un orbitador de Neptuno y una sonda atmosférica que fue estudiado como una posible gran misión científica estratégica por la NASA; se habría lanzado entre 2031 y 2033, y habría llegado a Neptuno en 2049. ^{[ 201 ]} Sin embargo, por razones logísticas, la misión Uranus Orbiter and Probe fue seleccionada como la recomendación de misión orbital al gigante de hielo , con máxima prioridad por encima de Enceladus Orbilander . ^{[ 202 ]}

Dos propuestas notables para una misión orbital a Neptuno centrada en Tritón, cuyo costo se situaría entre el de las misiones Trident y Odyssey (dentro del programa New Frontiers ), son Triton Ocean World Surveyor y Nautilus , con etapas de crucero que tendrían lugar en los períodos 2031-47 y 2041-56, respectivamente. ^{[ 203 ]}^{[ 204 ]} Neptuno es un objetivo potencial para la misión china Tianwen-5 , que podría llegar en 2058. ^{[ 205 ]}

Véase también

Esquema de Neptuno
Neptuno caliente
Neptuno en la astrología
Neptuno en la ficción
Neptunio
Neptuno, el Místico – uno de los siete movimientos de lasuite Los Planetas de Gustav Holst
Cronología del futuro lejano
Estadísticas de los planetas en el Sistema Solar

Notas

↑ Las manchas oscuras de Neptuno no son características permanentes; la gran mancha oscura observada por la Voyager 2 fue designada GDS-89 por "Gran Mancha Oscura de 1989".
↑ Los elementos orbitales se refieren al baricentro de Neptuno y al baricentro del Sistema Solar. Estos son losvalores osculadores instantáneos en la época J2000 precisa . Se proporcionan cantidades del baricentro porque, a diferencia del centro planetario, no experimentan cambios apreciables a diario debido al movimiento de las lunas.
1 2 3 4 5 Se refiere al nivel de 1 bar (100 kPa) de presión atmosférica.
↑ Basado en el volumen dentro del nivel de 1 bar de presión atmosférica
↑ Un segundo símbolo, el monograma «LV»de «Le Verrier», análogo al monograma «H»de Urano. Nunca se usó mucho fuera de Francia y ahora es arcaico.
↑ Se podría argumentar que es cierto excepto por la «Tierra», que en inglés es el nombre de una deidad germánica, Erda . La política de la IAU es que se puede llamar a la Tierra y a la Luna con cualquier nombre comúnmente usado en el idioma. Según la IAU, «Terra» y «Luna» no son los nombres oficiales del planeta Tierra y su luna: «Nomenclatura de objetos astronómicos» . Unión Astronómica Internacional . Archivado del original el 21 de marzo de 2024. Recuperado el 27 de abril de 2024 .
↑ La masa de la Tierra es 5,9722 × 10²⁴ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Neptuno}}}{M_{\text{Tierra}}}}={\tfrac {1.02\times 10^{26}}{5.97\times 10^{24}}}=17.15.$
La masa de Urano es 8,6810 × 10²⁵ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Urano}}}{M_{\text{Tierra}}}}={\tfrac {8.68\times 10^{25}}{5.97\times 10^{24}}}=14.54.$
La masa de Júpiter es 1,8986 × 10²⁷ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Jupiter}}}{M_{\text{Neptune}}}}={\tfrac {1.90\times 10^{27}}{1.02\times 10^{26}}}=18.63.$
Valores de masa de Williams, David R. (29 de noviembre de 2007). "Hoja informativa planetaria - Sistema métrico" . NASA. Archivado del original el 5 de septiembre de 2014. Recuperado el 13 de marzo de 2008 .
↑ SDS-2015 significaba que era una mancha oscura del sur que fue descubierta en 2015.^{[ 133 ]}
↑ Los últimos tres afelios fueron 30,33 UA, el siguiente es 30,34 UA. Los perihelios son aún más estables a 29,81 UA.^{[ 144 ]}
↑ Masa de Tritón: 2,14 × 10²² kg. Masa combinada de otras 12 lunas conocidas de Neptuno: 7,53 × 10¹⁹ kg, o 0,35%. La masa de los anillos es insignificante.
↑ ${\tfrac {r_{a}}{r_{p}}}={\tfrac {2}{1-e}}-1=2/0.2488-1\approx 7.039.$

Referencias

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Lecturas adicionales

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Enlaces externos

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[2] Las manchas oscuras de Neptuno no son características permanentes; la gran mancha oscura observada por la Voyager 2 fue designada GDS-89 por "Gran Mancha Oscura de 1989".

[barycentre-8] Los elementos orbitales se refieren al baricentro de Neptuno y al baricentro del Sistema Solar. Estos son losvalores osculadores instantáneos en la época J2000 precisa . Se proporcionan cantidades del baricentro porque, a diferencia del centro planetario, no experimentan cambios apreciables a diario debido al movimiento de las lunas.

[1bar-14] 1 2 3 4 5 Se refiere al nivel de 1 bar (100 kPa) de presión atmosférica.

[1bar_b-18] Basado en el volumen dentro del nivel de 1 bar de presión atmosférica

[28] Un segundo símbolo, el monograma «LV»de «Le Verrier», análogo al monograma «H»de Urano. Nunca se usó mucho fuera de Francia y ahora es arcaico.

[61] Se podría argumentar que es cierto excepto por la «Tierra», que en inglés es el nombre de una deidad germánica, Erda . La política de la IAU es que se puede llamar a la Tierra y a la Luna con cualquier nombre comúnmente usado en el idioma. Según la IAU, «Terra» y «Luna» no son los nombres oficiales del planeta Tierra y su luna: «Nomenclatura de objetos astronómicos» . Unión Astronómica Internacional . Archivado del original el 21 de marzo de 2024. Recuperado el 27 de abril de 2024 .

[mass-85] La masa de la Tierra es 5,9722 × 10²⁴ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Neptuno}}}{M_{\text{Tierra}}}}={\tfrac {1.02\times 10^{26}}{5.97\times 10^{24}}}=17.15.$
La masa de Urano es 8,6810 × 10²⁵ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Urano}}}{M_{\text{Tierra}}}}={\tfrac {8.68\times 10^{25}}{5.97\times 10^{24}}}=14.54.$
La masa de Júpiter es 1,8986 × 10²⁷ kg, lo que da una relación de masas
${\tfrac {M_{\text{Jupiter}}}{M_{\text{Neptune}}}}={\tfrac {1.90\times 10^{27}}{1.02\times 10^{26}}}=18.63.$
Valores de masa de Williams, David R. (29 de noviembre de 2007). "Hoja informativa planetaria - Sistema métrico" . NASA. Archivado del original el 5 de septiembre de 2014. Recuperado el 13 de marzo de 2008 .

[141] SDS-2015 significaba que era una mancha oscura del sur que fue descubierta en 2015.^{[ 133 ]}

[153] Los últimos tres afelios fueron 30,33 UA, el siguiente es 30,34 UA. Los perihelios son aún más estables a 29,81 UA.^{[ 144 ]}

[179] Masa de Tritón: 2,14 × 10²² kg. Masa combinada de otras 12 lunas conocidas de Neptuno: 7,53 × 10¹⁹ kg, o 0,35%. La masa de los anillos es insignificante.

[187] ${\tfrac {r_{a}}{r_{p}}}={\tfrac {2}{1-e}}-1=2/0.2488-1\approx 7.039.$

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