Con sus extraños anillos e inclinación, sorprendentes variaciones estacionales y 27 lunas, Urano es el planeta raro del sistema solar. El enigmático gigante de hielo tiene mucho que enseñarnos, razón por la cual los astrónomos piden a gritos una misión para explorar el planeta de cerca.
La primera misión dedicada a Urano está muy retrasada, argumenta Kathleen Mandt, científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins, en Science Perspectives. ensayo publicado hoy.
De hecho, ha pasado un minuto desde nuestra única y breve visita al distante gigante de hielo. La sonda Voyager 2 de la NASA sobrevoló Urano el 24 de enero de 1986, capturando impresionantes vistas del planeta y sus lunas antes de continuar su viaje a Neptuno, el otro gigante de hielo del sistema solar, y luego al espacio interestelar.
Al igual que Saturno y Júpiter, Urano y Neptuno están repletos de hidrógeno y helio, los dos elementos más ligeros del universo. “Llamamos gigantes de hielo a Urano y Neptuno porque tienen más de los otros elementos más pesados en relación con el hidrógeno que Saturno o Júpiter”, explicó Mandt en un correo electrónico. «Debido a que Saturno y Júpiter son principalmente hidrógeno, los llamamos gigantes gaseosos».
Las imágenes que capturó la Voyager 2 nos dejaron con ganas de más, pero ya han pasado tres décadas y todavía no hemos hecho el esfuerzo de volver. En su ensayo, Mandt defiende precisamente eso: un orbitador y sonda dedicados a Urano de la NASA, denominados UOP. Estacionada en la órbita de Urano, la nave espacial tomaría lecturas sin precedentes del planeta, sus muchas lunas y anillos, y también desplegaría una sonda para investigar el cóctel químico que forma su turbia atmósfera.
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Que se necesita urgentemente una misión dedicada a Urano no es una novedad. Una deficiencia clave identificada en la última revisión decenal, en la que la NASA encarga a las Academias de Ciencias, Ingeniería y Medicina que elaboren una lista de prioridades para la próxima década, fue la «escasez de conocimiento sobre los gigantes de hielo». La revisión identificó a UOP como una misión planetaria de alta prioridad, una conclusión a la que se llegó durante las revisiones de décadas anteriores, como señala Mandt. La revisión decenal de 2013 enumeró la Misión de Retorno de Muestras de Marte y el Europa Clipper como altas prioridades, y esas misiones ahora están en modo de desarrollo completo. Una misión dedicada a Urano, argumenta Mandt, parecería ser la siguiente en la línea.
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Tal misión ayudaría a desbloquear los muchos misterios de Urano (deja de reírte, esto es serio). Los científicos planetarios están tratando de aprender más sobre los gigantes de hielo y cómo se formaron y el grado en que Urano migró desde su ubicación formativa original. Según Mandt, las investigaciones de cerca de Urano podrían detallar la historia de nuestro entorno inmediato, mostrando cómo los pequeños cuerpos celestes pudieron distribuir agua y otros componentes básicos de la vida en el sistema solar interior. Estas investigaciones también podrían arrojar luz sobre exoplanetas distantes y «sus arquitecturas de sistemas», escribió Mandt en su ensayo. Dichas evaluaciones requerirían mediciones detalladas de las proporciones de isótopos y las cantidades de gases nobles presentes dentro del gigante de hielo, datos que una sonda atmosférica podría recopilar con facilidad, según el científico planetario.
Otras preguntas que necesitan respuestas incluyen el motivo de la severa inclinación del planeta, una oblicuidad de 90 grados que «provoca una variación estacional atmosférica extrema en su órbita de 84 años terrestres», escribe Mandt, y agrega que «las observaciones de neblina y nubes de la Tierra no puede proporcionar suficiente información para explicar la circulación atmosférica y los patrones del viento”.
UOP podría estudiar la magnetosfera de Urano y proporcionar nuevos conocimientos sobre la estructura interna del planeta (¿el núcleo es sólido o difuso?). Y luego están las muchas lunas de Urano a considerar.
“Las lunas de Urano son mucho más pequeñas que las cuatro grandes lunas de Júpiter y Titán, la luna de Saturno. Deben ser sólidos e inactivos porque son pequeños, y las superficies solo deben mostrar cráteres de impacto”, me escribió Mandt. “Lo emocionante es que las imágenes de la Voyager 2 no mostraron muchos cráteres y, en cambio, mostraron características que podrían formarse por la actividad geológica. Queremos estudiar la estructura interna de estas lunas para descubrir por qué las superficies son tan jóvenes y esperamos encontrar evidencia de agua líquida”.
De hecho, Urano puede albergar una luna o dos con agua líquida escondida debajo de una capa helada. Los astrobiólogos deberían estar lamiendo sus chuletas para tener la oportunidad de investigar el sistema de Urano de cerca.
El plan de la misión, argumenta Mandt, podría basarse en el trabajo preexistente, incluido el Orígenes, mundos y vida (OWL), publicado como parte de la encuesta decenal de ciencia planetaria de 2022. El plan requiere que UOP se lance en 2032 para aprovechar la inmensa gravedad de Júpiter, por lo que el gigante gaseoso lanzaría la nave espacial hacia su destino final. UOP llegaría a Urano alrededor de 2050. Estas son aproximaciones aproximadas, pero este es generalmente el marco de tiempo en el que es probable que ocurra esta misión, en caso de que se apruebe.
Le pregunté a Mandt sobre los tipos de instrumentación que le gustaría ver en el orbitador y la sonda.
“Para la sonda, el instrumento más importante es un espectrómetro de masas. Este instrumento es capaz de medir qué elementos y moléculas hay en la atmósfera en función de su masa”, respondió. “Necesitamos esta información para averiguar dónde se formó Urano y cuánto migró después de formarse. El orbitador necesitará una combinación de instrumentos que incluyan cámaras que midan diferentes longitudes de onda y sensores que detecten electrones, iones y el campo magnético”.
La misión también presentaría algunos desafíos únicos, ya que ningún orbitador ha trabajado tan lejos de casa. A distancias que alcanzan casi 20 veces más que la distancia de la Tierra al Sol, las señales de UOP tardarían más de tres horas en llegar a las estaciones terrestres en la Tierra; esto «hará que la planificación sea importante con el envío de comandos y requerirá paciencia al esperar nuevos resultados», me dijo Mandt. Recolectar suficiente energía solar también podría resultar un desafío. Ella dijo que la nave espacial «necesitará fuentes de energía de radioisótopos como las que tenía la misión Cassini y como las que todavía proporcionan energía para las dos naves espaciales Voyager y New Horizons».
Si se le da la oportunidad de trabajar en esta misión, Mandt dijo que le gustaría ayudar a planificar las observaciones de la sonda, además de forjar planes para estudiar la composición de las lunas y los anillos de Urano. “Esperamos ansiosamente escuchar de la NASA cuáles serán los próximos pasos”, dijo.
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