Las nubes en Neptuno casi han desaparecido, un evento raro en los últimos treinta años de observaciones. Las imágenes tomadas entre 1994 y 2022, tanto desde Maunakea en la isla de Hawái a través del Observatorio WM Keck como del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, muestran que solo el polo sur conserva algunas nubes.
Los hallazgos, compartidos en la revista Icarus, también sugieren un vínculo sorprendente entre las nubes que se desvanecen de Neptuno y su ciclo solar. A pesar de ser el planeta principal más alejado del sol y recibir solo una pequeña fracción de la luz solar de la Tierra (1/900), los cambios en el ciclo solar parecen afectar las nubes de Neptuno.
Científicos de la Universidad de California (UC) Berkeley notaron que la acumulación habitual de nubes alrededor del área media de Neptuno comenzó a disminuir en 2019.
“Me sorprendió lo rápido que desaparecieron las nubes en Neptuno”, dijo Imke de Pater, autora principal del estudio y profesora emérita de astronomía en UC Berkeley. «Básicamente, vimos una caída de la actividad de la nube en unos pocos meses».
«Incluso cuatro años después, las imágenes que tomamos en junio pasado mostraron que las nubes no han regresado a sus niveles anteriores», dijo Erandi Chavez, estudiante de posgrado en el Centro de Astrofísica de la Universidad de Harvard, quien dirigió la investigación como estudiante de pregrado de astronomía en la UC. Berkeley. «Esto es extremadamente emocionante e inesperado, especialmente porque el período anterior de actividad de nubes bajas de Neptuno no fue tan dramático ni prolongado».
Para rastrear estos cambios, Chávez y su equipo estudiaron imágenes tomadas desde 1994 hasta 2022 utilizando la cámara de infrarrojo cercano (NIRC2) de segunda generación del Observatorio Keck y su sistema de óptica adaptativa. También utilizaron datos del Observatorio Lick (2018-2019) y el Telescopio espacial Hubble (desde 1994).
Recientemente, se obtuvieron conocimientos adicionales del Programa de Observación del Crepúsculo del Observatorio Keck y del programa Legado de Atmósferas de Planetas Exteriores (OPAL) del Telescopio Espacial Hubble.
Los datos descubrieron una conexión interesante entre la cubierta de nubes de Neptuno y el ciclo solar. Este ciclo implica que el campo magnético del sol cambia cada 11 años, alterando los niveles de radiación solar. Más nubes tienden a formarse en Neptuno aproximadamente dos años después de que el sol emita una luz ultravioleta (UV) más fuerte, especialmente la intensa emisión de hidrógeno Lyman-alfa. Además, la cantidad de nubes corresponde a qué tan brillante aparece el gigante de hielo debido al reflejo de la luz solar.
“Estos notables datos nos brindan la evidencia más fuerte hasta ahora de que la cubierta de nubes de Neptuno se correlaciona con el ciclo del sol”, dijo de Pater. «Nuestros hallazgos respaldan la teoría de que los rayos UV del sol, cuando son lo suficientemente fuertes, pueden desencadenar una reacción fotoquímica que produce las nubes de Neptuno».
Esta conexión entre el patrón de nubes de Neptuno y el ciclo solar se encuentra observando 2,5 ciclos de actividad de nubes durante los 29 años de observación de Neptuno. Durante este tiempo, Neptuno se volvió más brillante en 2002 (brillo máximo), más tenue en 2007 (brillo mínimo), más brillante nuevamente en 2015 y más oscuro en 2020, cuando la mayoría de las nubes desaparecieron.
Los cambios en el brillo de Neptuno, debidos al Sol, parecen coincidir con el ir y venir de las nubes en el planeta.
Pero comprender este vínculo requiere más investigación porque hay otras cosas involucradas. Por ejemplo, si bien una mayor cantidad de luz solar ultravioleta podría generar más nubes y neblina, también podría oscurecerlas, lo que haría que Neptuno fuera menos brillante. Las tormentas de las profundidades de Neptuno afectan la capa de nubes, pero no están vinculadas a las nubes creadas químicamente, lo que las vincula con el complejo del ciclo solar. Necesitamos seguir observando a Neptuno para ver cuánto durará la ausencia actual de nubes.
Este descubrimiento se suma a lo que sabemos sobre la atmósfera salvaje y activa de Neptuno, llena de nubes de metano azotadas por vientos ultrarrápidos, los más rápidos de nuestro sistema solar. Una de las primeras y más famosas imágenes fue tomada por la Voyager 2 de la NASA en 1989, que muestra una gran tormenta llamada «Gran Mancha Oscura». Desde entonces, se han visto otras tormentas y manchas oscuras, incluida una gran tormenta ecuatorial en 2017 y una gran mancha oscura en el norte en 2018.
“Es fascinante poder usar telescopios en la Tierra para estudiar el clima de un mundo a más de 2500 millones de millas de nosotros”, comentó Carlos Alvarez, astrónomo del Observatorio Keck y coautor de la investigación. «Los avances tecnológicos, así como nuestro Programa de Observación del Crepúsculo, nos han permitido restringir los modelos atmosféricos de Neptuno, que son clave para comprender la correlación entre el clima del gigante de hielo y el ciclo solar».
El equipo de investigadores sigue vigilando las nubes de Neptuno. Tomaron nuevas fotografías en junio de 2023, coincidiendo con el momento en que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA también tomó fotografías utilizando luz infrarroja cercana y media.
Los otros planetas pueden eventualmente chocar entre sí o ser expulsados del sistema solar si una estrella que pasa por nuestro sistema solar cambia la órbita de Neptuno en solo un 0,1 por ciento. Básicamente, esto significa que la Tierra y todo el sistema solar pueden colapsar si esto le sucede a Neptuno.
«Hemos visto más nubes en las imágenes más recientes, en particular en las latitudes del norte y en altitudes elevadas, como se esperaba del aumento observado en el flujo solar UV durante los últimos dos años», dijo de Pater.
Cuando reúnen la información del JWST y el Observatorio Keck, pueden estudiar más sobre cómo se ve Neptuno y qué causa sus cambios. Esto también podría brindar a los astrónomos mejores conocimientos, no solo sobre Neptuno, sino también sobre los planetas más allá de nuestro sistema solar.