Neptuno es el cuarto planeta más grande y más lejano del Sistema Solar con las velocidades de viento más poderosas de todos los planetas. Es el más pequeño de los gigantes gaseosos y es el primer planeta descubierto por predicciones matemáticas en 1846.
Neptuno fue observado en 1613 por Galileo Galilei, sin embargo, enseñó que era sólo una estrella, y cuando quiso seguir investigándolo, el movimiento del planeta comenzó a ser demasiado leve para ser detectado de nuevo. El factor más importante del descubrimiento fue el planeta Urano, que los astrónomos estaban calculando su órbita y observaron que Urano no seguía sus modelos.
La órbita perturbada de Urano obligó a los astrónomos a concluir que otro planeta no descubierto debía ser el culpable. Predijeron dónde debería estar, y el astrónomo Urbain Le Verrier pidió la ayuda de Johann Galle, un astrónomo del Observatorio de Berlín. Galle encontró el planeta a un grado de distancia del punto predicho, haciendo así a Neptuno el primer planeta descubierto por cálculos matemáticos y predicciones.
Galle propuso el nombre de Jano, el dios romano con dos caras y La Verrier propuso el nombre de Neptuno, sin embargo trató de nombrar el planeta en su honor pero no tuvo apoyo popular fuera de Francia. El astrónomo Struve, se pronunció a favor del nombre de Neptuno el 29 de diciembre de 1846. Poco después, se aceptó con entusiasmo. Neptuno era el dios romano del mar, identificado con el griego Poseidón, ya que el planeta tenía un color parecido al agua.
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Formación
A través de simulaciones según el modelo de Niza, se ha sugerido que tanto Neptuno como Urano se formaron más cerca del sol y más tarde se alejaron. La hipótesis es que el Sistema Solar se formó a partir de una gigantesca bola giratoria de gas y polvo conocida como la nebulosa pre-solar.
Gran parte de ella formó el Sol, mientras que la mayor parte de su polvo se fusionó para crear los primeros protoplanetas. A medida que crecían, algunos acumulaban suficiente materia para que su gravedad se aferrara al gas sobrante de la nebulosa. Las estimaciones sugieren que la creación tuvo lugar hace unos 4.500 millones de años, y la deriva unos 4.000 millones.
Distancia, tamaño y masa
Desde su descubrimiento hasta 1930, cuando se descubrió Plutón, Neptuno fue considerado el planeta más lejano. Después del descubrimiento de Plutón, se pensaba que Neptuno era el segundo planeta más lejano. Cuando se comprendió la órbita excéntrica de Plutón y su estatus pasó de ser un planeta a ser un planeta enano en 2006, Neptuno recuperó el título de planeta más lejano del Sistema Solar.
Neptuno tiene una distancia promedio de 2.800 millones de millas/4.500 millones de kilómetros o 30,1 UA de distancia del Sol, y actualmente está a 29,4 UA de distancia de la Tierra con su luz tardando hasta 4 horas en llegar a nosotros.
La masa de Júpiter es unas 17 veces la de la Tierra o 1.0243×1026 kg, pero cuando se compara con el gigante gaseoso más grande, Júpiter tiene sólo 1/19 de su masa. Tiene un radio ecuatorial de 24.764 kilómetros, unas cuatro veces más ancho que la Tierra, y un diámetro de 49.244 kilómetros, siendo el cuarto planeta más grande del sistema solar.
Órbita y rotación
Como es el planeta más alejado del Sol, tiene la mayor duración orbital, completando un viaje alrededor del Sol en unos 165 años. Sin embargo, una rotación sideral o un día en Neptuno se completa en 16,11 horas.
La distancia promedio del Sol es de alrededor de 30,1 UA, mientras que en su perihelio es de 29,81 UA, y en su aphelio es de 30,33 UA. La órbita elíptica de Neptuno está inclinada 1,77° en comparación con la de la Tierra.
Inclinación axial
La inclinación axial de Neptuno es de 28,32°. Es similar a las inclinaciones de la Tierra 23° y Marte 25°. Como resultado, Neptuno experimenta cambios estacionales similares a los de la Tierra, pero debido a su largo período orbital, las estaciones duran 40 años terrestres. Debido al hecho de que carece de un cuerpo sólido, su atmósfera sufre rotaciones diferenciales.
En la amplia zona ecuatorial el período de rotación se completa en 18 horas, mucho más lento que la rotación de 16,11 horas del campo magnético del planeta.
Las regiones polares completan una rotación en 12 horas siendo la rotación diferencial más pronunciada de cualquier planeta del Sistema Solar, lo que resulta en una fuerte cizalladura del viento en latitud.
Resonancias Orbitales
La órbita de Neptuno tiene un profundo impacto en la región que está 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 cerca de 55 UA del Sol. Muchos planetas enanos se encuentran aquí.
La gravedad de Júpiter domina el cinturón de asteroides, formando su estructura y dominando el cinturón de Kuiper. Muchas regiones del cinturón de Kuiper se desestabilizaron debido a la gravedad de Júpiter, creando huecos en la estructura del cinturón. Esto puede observarse en la región de 40 a 42 UA. La resonancia más poblada del cinturón de Kuiper, con más de 200 objetos conocidos, 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. Aunque Plutón cruza la órbita de Neptuno regularmente, la resonancia 2:3 asegura que nunca puedan colisionar. Las resonancias 3:4, 3:5, 4:7 y 2:5 están menos pobladas.
Estructura
La estructura interna es muy similar a la del planeta Urano. Su atmósfera forma alrededor del 5% al 10% de su masa y se extiende entre el 10% y el 20% del camino hacia el núcleo, alcanzando presiones de alrededor de 10 GPa o 100.000 veces la de la atmósfera de la Tierra. Las concentraciones de metano, amoníaco y agua se encuentran en las regiones más bajas de la atmósfera con el manto equivalente a 10-15 masas terrestres.
Esta mezcla se denomina «helada» aunque es un fluido caliente y denso a veces llamado océano de agua-amoníaco. Yendo aún más profundo, las condiciones pueden ser tales que incluso el metano se descompone en cristales de diamante que llueven hacia abajo como granizo. Se cree que este tipo de lluvia de diamantes también ocurre en Júpiter, Saturno y Urano. El núcleo está probablemente compuesto de hierro, níquel y silicatos. Se estima que el núcleo tiene alrededor de 1,5 veces la masa de la Tierra. La presión en el centro es de 7 Mbar o 700 Gpa, el doble de la del centro de la Tierra con temperaturas de alrededor de 5.400 K.
Atmósfera y clima
La atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno, helio y metano. Muy similar a Urano, su vívido color azul está influenciado por la presencia de metano y algún factor desconocido causa el color más intenso. Neptuno puede no ser tan frío como Urano, pero tiene los vientos más poderosos de todos los planetas del Sistema Solar, a pesar de ser el planeta más alejado del Sol y recibir la menor entrada de energía de él. Teniendo el clima más salvaje y extraño de todo el Sistema Solar, no se entiende cómo consigue tanta energía para producir ese clima.
Neptuno tiene una temperatura media de -214 grados centígrados; -353 grados. Las velocidades de los vientos que soplan hacia el oeste en el ecuador alcanzan hasta 2.160 kilómetros o 1.324 millas por hora, casi un flujo supersónico. La mayoría de los vientos viajan retrógrados a la rotación del planeta son 5 veces más fuertes que los vientos más fuertes registrados en la Tierra, rompiendo la barrera del sonido. También se forman bandas y tormentas colosales en el planeta.
En 1989, cuando el Voyager 2 observó el planeta, una Gran Mancha Oscura estaba presente entre otras manchas. Era una tormenta del tamaño de la Tierra que atravesaba la atmósfera de Neptuno. Cuando el Hubble fue lanzado, los astrónomos querían ver si estas manchas eran una característica permanente como la Gran Mancha Roja de Júpiter, pero las tormentas ya no estaban allí. Posteriores observaciones llevaron al descubrimiento de otras tormentas, cada una apareciendo y desapareciendo. El clima más activo en Neptuno podría deberse, en parte, a su mayor calor interno comparado con el de Urano.
Magnetosfera
El campo magnético de Neptuno está desplazado 47° con respecto a su eje de rotación. Se cree que esto se debe a que el campo magnético no se genera en el núcleo, sino más bien por un manto líquido conductor de la electricidad, o que el manto desvía el campo magnético del núcleo, lo que le da un extraño desfase en relación con el eje de rotación.
Ningún planeta del sistema solar tiene un campo magnético perfectamente alineado. Incluso el norte magnético de la Tierra es diferente de donde está el Polo Norte. Sin embargo, solo Urano y Neptuno tienen una magnetosfera tan inclinada. Las auroras existen en Neptuno pero son muy débiles debido a que las partículas no son cargadas tanto por el sol, y debido a la dirección de la magnetosfera, son principalmente auroras de tipo B, o arcos SAR. Los arcos SAR no están alrededor de los polos, sino más bien alrededor de las latitudes medias del planeta.
Anillos planetarios
Una característica común de los gigantes gaseosos son sus sistemas de anillos, que Neptuno también tiene. Es muy débil debido a su baja densidad y su color extremadamente oscuro, un tono rojizo. Neptuno tiene 5 sistemas de anillos llamados así por las personas involucradas en el descubrimiento e investigación de Neptuno. El más interno es el Anillo de Gallo, que es débil y ancho a 2.000 km o 1.242 millas. El segundo es el primer anillo brillante, llamado Le Verrier, que tiene sólo 113 km de ancho o 70,2 millas.
El tercero es el Anillo de Lassell, una banda muy débil de 4.000 km o 2.485 millas de ancho. En el borde de este anillo está el Anillo de Arago, ligeramente más brillante y de menos de 100 km o 62 millas de ancho.
El último anillo conocido y más externo se llama el Anillo de Adams. Tiene unos 35 km o 21,7 millas de ancho pero es uno de los anillos más brillantes. Tiene una característica especial. Está ligeramente inclinado con arcos brillantes en él. Los tres anillos principales son estrechos y se extienden hasta 63.000 km o 39.146 millas de Neptuno. El anillo de Le Verrier, a 53.000 km o 32.932 mi, y el más amplio y débil anillo de Galle, a 42.000 km o 26.097 mi.
Lunas
Un total de 14 lunas conocidas rodean a Neptuno. Todas ellas han sido nombradas por deidades del agua en la mitología griega. La primera luna descubierta fue Tritón, sólo 17 días después de que se descubriera el propio Neptuno. También es la más grande de las 14 lunas. Las 14 lunas de Neptuno pueden dividirse en lunas regulares, irregulares e inusuales.
Las lunas regulares
De las 14 lunas, sólo 7 son lunas regulares interiores, lo que significa que orbitan a lo largo de la eclíptica de Neptuno con órbitas muy circulares o de muy baja excentricidad.
En orden de su distancia a Neptuno: Náyade, Thalassa, Despina, Larissa, Hipocampo y Proteo.
La más pequeña es Hipocampo, 35 km o 21,7 millas, seguida de Náyade, 58 km o 36 millas, Thalassa, 80 km o 49,7 millas, Despina, 148 km o 91,9 millas, Galatea, 158 km o 98,1 millas, Larissa, 196 km o 121,7 millas y la segunda luna más grande, Proteo, 438 km o 272 millas.
Náyade es la luna regular más cercana y la segunda más pequeña de las lunas interiores.
Todas estas lunas regulares tienen una temperatura media entre -221 grados Celsius y -224 grados Celsius.
Las lunas irregulares
El resto de las 14 lunas neptunianas son lunas irregulares. Las lunas irregulares siguen una órbita inclinada, excéntrica y a menudo retrógrada.
En orden de su distancia: Tritón, Nereida, Halimede, Sao, Laomedeia, Psamanthe y Neso.
La más pequeña de las lunas irregulares es Psamanthe, con un diámetro de 40 km o 24,8 millas, seguida de Laomedeia 42 km o 26 millas, Sao 44 km o 27,3 millas, Neso 60 km o 37,2 millas, Halimede 62 km o 38,5 millas, Nereid 340 km o 211 millas y la más grande de las lunas Tritón 2.706 km o 1.681.
Todas estas lunas irregulares tienen una temperatura media entre -222 y -233 grados centígrados.
Las inusuales lunas irregulares
Nereida es la tercera mayor de las lunas neptunianas, tanto ella como Tritón -la mayor luna- son consideradas lunas irregulares inusuales y son dos de las mayores lunas irregulares conocidas en el sistema solar. Ambas tienen ejes semimayores atípicamente pequeños y excentricidades orbitales inusuales…
La Nereida tiene una de las órbitas más excéntricas de todos los satélites irregulares conocidos, y la órbita de Tritón es un círculo casi perfecto. La Nereida también tiene la menor inclinación de cualquier satélite irregular conocido.
Tritón
Tritón orbita en el sentido de las agujas del reloj alrededor de Neptuno, mientras que Neptuno gira en el sentido contrario. Tritón orbita en un ángulo de 130 grados con respecto a la eclíptica del planeta aunque su excentricidad orbital es cercana a cero, siendo casi perfectamente circular. Las lunas más grandes del sistema solar suelen ser lunas regulares, lo que hace que Tritón sea un poco especial. El tamaño de Tritón es incluso mayor que el de Plutón, un planeta enano. Se cree firmemente que Tritón es en realidad un planeta enano capturado. Comprende el 99,5% de la masa que se encuentra en la órbita de Neptuno.
Es la séptima luna más grande del sistema solar. Aunque Tritón es ahora un objeto capturado de la gravedad de Neptuno, es considerado el mayor y más masivo objeto del Cinturón de Kuiper. Tritón y Plutón comparten una composición idéntica, lo que apoya la idea de que comparten un origen común.
Tanto Plutón como Tritón tienen una superficie de hielo de nitrógeno, con otros hielos mezclados como agua y dióxido de carbono. Tiene un terreno plano con una topografía que nunca varía más de un kilómetro. Hay crestas, mesetas y llanuras de hielo.
Las pequeñas cantidades de cráteres implican que su superficie es muy joven y se renueva constantemente. También tiene parches rojizos como Plutón, que se cree que es hielo de metano que reaccionó a la luz UV del Sol, produciendo lo que se conoce como tholines, un compuesto orgánico.
Sin embargo, incluso si los elementos primordiales necesarios para la vida están presentes, hace demasiado frío en su superficie -235 grados centígrados. Se piensa que debajo de la superficie de Tritón hay un manto de silicato y un núcleo metálico, esto podría explicar su densidad relativamente alta para una luna de 2 g/cm3.
La descomposición radiactiva del núcleo podría ser suficiente para calentar y potenciar la convección en un océano de agua subterráneo, similar a lo que se piensa que hay bajo las superficies de Europa, Encelado y algunas otras grandes lunas. Al igual que en el caso de Europa y Encélado, el criovolcanismo es un proceso activo en Tritón.
El agua líquida del manto erupciona en la superficie como lava en la Tierra, por lo que la razón principal por la que la superficie de Tritón parece tan joven. Se renueva activamente cuando el agua líquida entra en erupción y luego se congela en la superficie.
Si estas erupciones son la razón por la que los minerales, la fuente de las tholinas y la materia orgánica están presentes en la superficie, entonces significa que los compuestos orgánicos se encuentran en el océano subterráneo, creando así la posibilidad de que la vida se haya podido formar allí.
Habitabilidad de la vida
Como no tiene una verdadera superficie, sino más bien fluidos arremolinados, no es propicio para la vida tal como la conocemos. Sin embargo, la luna de Neptuno, Tritón, parece más propensa a desarrollar vida.
Planes futuros para Neptuno
Con las nuevas tecnologías que se avecinan, Neptuno es definitivamente un objetivo para futuros estudios mediante el uso de nuevos telescopios. Las misiones planeadas para Neptuno son bastante vagas, ya que tardaría más de 10 años en llegar allí, ya que es el planeta más lejano.