Por primera vez, los astrónomos han cartografiado la estructura vertical de la atmósfera superior de Urano, revelando cómo cambian la temperatura y las partículas cargadas eléctricamente con la altitud en todo el planeta. Un equipo de investigación internacional utilizó el Telescopio Espacial James Webb y su instrumento NIRSpec para monitorear Urano durante casi una rotación completa. Al capturar débiles emisiones moleculares muy por encima de las nubes, los científicos obtuvieron nuevos conocimientos sobre cómo los planetas gigantes de hielo se mueven y gestionan la energía en sus capas superiores.
El proyecto fue liderado por Paola Tiranti de la Universidad de Northumbria en el Reino Unido. El equipo midió temperaturas y densidades de iones hasta 5000 km por encima de las nubes visibles, dentro de una región conocida como la ionosfera, donde la atmósfera se ioniza y se ve fuertemente influenciada por el campo magnético del planeta.
Estas observaciones proporcionan la imagen más clara hasta la fecha de dónde se forman las auroras de Urano y cómo su inusualmente inclinado campo magnético las afecta. Los datos también muestran que la atmósfera superior del planeta ha seguido enfriándose en los últimos treinta años. Las temperaturas alcanzan sus niveles más altos entre 3000 y 4000 km por encima de las nubes, mientras que las densidades de iones alcanzan su punto máximo más cerca de los 1000 km. Los resultados también revelan claras diferencias con la longitud, vinculadas a la compleja estructura del campo magnético.
“Esta es la primera vez que podemos ver la atmósfera superior de Urano en tres dimensiones”, afirmó Paola. “Con la sensibilidad de Webb, podemos rastrear cómo se mueve la energía hacia arriba a través de la atmósfera del planeta e incluso ver la influencia de su campo magnético descentrado.”
Evidencia de que Urano aún se está enfriando
Las nuevas mediciones confirman que la atmósfera superior de Urano continúa enfriándose, un patrón identificado por primera vez a principios de la década de 1990. Los investigadores calcularon una temperatura promedio de alrededor de 426 kelvins (aproximadamente 150 grados Celsius), que es más baja que las lecturas obtenidas previamente de observatorios terrestres o misiones espaciales anteriores.
Auroras y una magnetosfera de forma extraña
Webb detectó dos brillantes bandas aurorales cerca de los polos magnéticos del planeta. Entre esas bandas, el equipo encontró un área con emisiones reducidas y menos iones (una característica probablemente relacionada con las transiciones en las líneas del campo magnético). Regiones oscuras similares se han observado en Júpiter, donde la forma del campo magnético guía el movimiento de las partículas cargadas a través de la atmósfera superior.
“La magnetosfera de Urano es una de las más extrañas del Sistema Solar”, añadió Paola. “Está inclinada y desplazada del eje de rotación del planeta, lo que significa que sus auroras barren la superficie de formas complejas. Webb ahora nos ha mostrado cuán profundamente esos efectos llegan a la atmósfera. Al revelar la estructura vertical de Urano en tal detalle, Webb nos está ayudando a comprender el equilibrio energético de los gigantes de hielo. Este es un paso crucial para caracterizar planetas gigantes más allá de nuestro Sistema Solar.”
Detalles del estudio y la misión Webb
Los hallazgos se basan en datos del programa de Observador General JWST 5073 (PI: H. Melin de la Universidad de Northumbria en el Reino Unido). El 19 de enero de 2025, los investigadores utilizaron la Unidad de Campo Integral de NIRSpec para observar Urano continuamente durante 15 horas. Los resultados fueron publicados en la revista Geophysical Research Letters.
Webb es el telescopio espacial más potente jamás lanzado. Como parte de una colaboración internacional, la Agencia Espacial Europea proporcionó el servicio de lanzamiento utilizando el cohete Ariane 5. La ESA también supervisó las modificaciones necesarias para la misión y aseguró los servicios de lanzamiento a través de Arianespace. Además, la ESA suministró el instrumento NIRSpec y contribuyó con el 50 por ciento del instrumento de infrarrojo medio MIRI, que fue desarrollado por un consorcio de Institutos Europeos financiados a nivel nacional (The MIRI European Consortium) en asociación con JPL y la Universidad de Arizona.
El Telescopio Espacial James Webb es una misión conjunta de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
