El viento solar probablemente regula la termosfera de Urano

Los cambios impredecibles a largo plazo en el viento solar (la corriente de partículas y energía que proviene del sol) explican el enfriamiento observado en la atmósfera superior de Urano.

Una investigación liderada por científicos del Imperial College de Londres predice además que la atmósfera superior de Urano debería seguir enfriándose o revertir la tendencia y volverse más caliente de nuevo dependiendo de cómo cambie el viento solar en los próximos años.

El investigador principal, el Dr. Adam Masters, del Departamento de Física del Imperial, dijo en un comunicado: "Este control aparentemente muy fuerte de la atmósfera superior de Urano por el viento solar es diferente a lo que hemos visto en cualquier otro planeta de nuestro sistema solar.

"Significa que los planetas fuera del sistema solar podrían estar en la misma situación. Estos conocimientos podrían ayudar a los investigadores que estudian exoplanetas, al arrojar luz sobre los tipos de señales que podrían detectarse procedentes de planetas similares alrededor de estrellas distantes".

La investigación se publicó en la revista Geophysical Research Letters.

La última y única nave espacial que pasó por Urano fue la Voyager 2 en 1986, en su camino fuera del sistema solar. Fue capaz de tomar la temperatura de la parte superior de la atmósfera de Urano, llamada termosfera.

Desde entonces, los telescopios terrestres han podido medir la temperatura de la termosfera de Urano regularmente, y en ese tiempo, su temperatura general se ha reducido aproximadamente a la mitad.

La Tierra también tiene una termosfera, pero no ha experimentado el mismo cambio dramático de temperatura global, y tampoco lo han hecho otros planetas del sistema solar con termosferas monitoreadas.

Los científicos se preguntaron si podría deberse al "ciclo solar" de 11 años de actividad de manchas solares, pero después de 30 años de recopilar datos, no se detectó ningún patrón excepto el declive constante. También se descartó un simple efecto estacional, ya que el equinoccio de Urano llegó y pasó en 2007.

El misterio finalmente se resolvió cuando los autores del artículo, que entonces trabajaban en campos ligeramente diferentes, se reunieron en una conferencia. Se dieron cuenta de que la explicación podría tener que ver con los cambios graduales en las propiedades del viento solar en el mismo período de tiempo.

En la termosfera de la Tierra, la temperatura está controlada predominantemente por la luz solar, con fotones (partículas de luz) que aportan energía y provocan ciertas reacciones. La intensidad de estos fotones que vienen del sol aumenta y disminuye con el ciclo solar de 11 años.

Sin embargo, el viento solar que fluye desde el sol hacia el espacio también ha estado cambiando de una manera diferente, a lo largo de una escala de tiempo más larga. La presión exterior media anual del viento solar ha estado disminuyendo lenta pero significativamente desde aproximadamente 1990, aunque muestra poca correlación con el ciclo de 11 años. Sin embargo, esta disminución refleja de cerca la disminución de la temperatura de la termosfera de Urano.

Esto sugirió al equipo que la temperatura de la termosfera de Urano no está controlada por fotones, como la de la Tierra. En cambio, parece que la disminución de la presión del viento solar ha estado haciendo que el tamaño típico de la "burbuja" magnética protectora de Urano se haga más grande.

Como esta burbuja, conocida como magnetosfera, es un obstáculo para que el viento solar llegue a la superficie del planeta, una burbuja más grande significa un obstáculo más grande. Esto impulsa el flujo de energía a través del espacio alrededor de Urano, que finalmente llega a la termosfera del planeta y parece controlar fuertemente su temperatura general.

El resultado sugiere que para los planetas más cercanos a su estrella madre, como la Tierra lo está al Sol, su termosfera está controlada por la luz de las estrellas. Pero para los planetas más alejados, que pueden tener magnetosferas mucho más grandes, la energía incidente del viento estelar puede ser un factor mucho más fuerte.

El Dr. Masters es parte de un equipo internacional que define los objetivos científicos para una futura misión de la NASA a Urano, cuyo lanzamiento está previsto para la década de 2030. El enfriamiento de la termosfera de Urano era un misterio por resolver, pero con poca idea de la posible causa, había sido difícil elaborar una teoría que la misión pudiera probar.

Eso ha cambiado ahora, con este descubrimiento que predice cómo debería seguir evolucionando la termosfera de Urano y revisa el objetivo científico de esta futura misión para centrarse en cómo la energía eólica solar llega realmente a la inusual magnetosfera de Urano. El equipo también está interesado en saber si existe una situación similar en Neptuno, que tampoco ha sido visitado desde la Voyager en la década de 1980.

Mientras tanto, el descubrimiento podría ayudar a caracterizar los exoplanetas. Donde sea que la situación sea como esa en Urano, las emisiones de la atmósfera superior del exoplaneta, incluidas las auroras, deberían ser muy sensibles a cómo está evolucionando el viento estelar incidente. El equipo sugiere que los observadores deberían centrarse más en los exoplanetas más alejados de su estrella madre y/o en sistemas con fuertes vientos estelares, donde las emisiones pueden haber sido subestimadas hasta ahora.

El Dr. Masters explicó: "Esta fuerte interacción estrella-planeta en Urano podría tener implicaciones para establecer si diferentes exoplanetas generan fuertes campos magnéticos en sus interiores, un factor importante en la búsqueda de mundos habitables fuera de nuestro sistema solar".