Por primera vez, un equipo internacional de astrónomos ha logrado trazar un mapa detallado de la estructura vertical de la atmósfera superior de Urano. Esto permitió ver cómo cambian la temperatura y las partículas cargadas a medida que aumenta la altura sobre el planeta. Para ello utilizaron el instrumento NIRSpec del telescopio espacial James Webb —una misión conjunta de la NASA, la ESA y la CSA— y observaron Urano durante casi una rotación completa. Gracias a la sensibilidad de Webb, pudieron detectar el tenue resplandor de moléculas situadas muy por encima de las nubes visibles. Estos resultados abren una nueva vía para entender cómo los gigantes helados distribuyen la energía en sus capas más altas.
El estudio, dirigido por Paola Tiranti, de la Northumbria University (Reino Unido), midió la temperatura y la densidad de iones hasta unos 5000 kilómetros sobre las nubes, en una región llamada ionosfera. En esta zona, la atmósfera está parcialmente ionizada y mantiene una fuerte interacción con el campo magnético del planeta.
Los datos obtenidos ofrecen la imagen más detallada hasta ahora de dónde se originan las auroras de Urano, cómo están influenciadas por su campo magnético —inusualmente inclinado— y cómo la atmósfera superior ha continuado enfriándose durante las últimas tres décadas. Las mediciones indican que las temperaturas alcanzan su punto máximo entre los 3000 y 4000 kilómetros de altura, mientras que la mayor concentración de iones se encuentra alrededor de los 1000 kilómetros. También se detectaron variaciones longitudinales relacionadas con la compleja geometría del campo magnético.
“Es la primera vez que podemos observar la atmósfera superior de Urano en tres dimensiones”, explicó Paola. “Gracias a la sensibilidad de Webb, podemos seguir el recorrido de la energía a través de la atmósfera e incluso apreciar cómo influye su campo magnético irregular”.
Los resultados confirman además que la atmósfera superior del planeta sigue enfriándose, una tendencia que comenzó a principios de la década de 1990. El equipo midió una temperatura media de aproximadamente 426 kelvin (unos 150 °C), inferior a la registrada anteriormente por telescopios terrestres o por misiones espaciales previas.
Asimismo, se identificaron dos bandas aurorales brillantes cerca de los polos magnéticos, junto con una disminución notable en la emisión y en la densidad de iones en la región situada entre ambas. Este patrón probablemente está relacionado con cambios en las líneas del campo magnético. Fenómenos similares se han observado en Júpiter, donde la forma del campo magnético determina cómo se desplazan las partículas cargadas en la atmósfera superior.
“La magnetosfera de Urano es una de las más extrañas del sistema solar”, añadió Paola. “Está inclinada y desplazada respecto al eje de rotación, lo que provoca que las auroras recorran la atmósfera de manera compleja. Ahora Webb nos ha permitido ver hasta qué punto estas influencias penetran en la atmósfera”.
Al revelar con tanto detalle la estructura vertical de Urano, el telescopio Webb está ayudando a comprender mejor el equilibrio energético de los gigantes helados, un paso fundamental para estudiar planetas gigantes similares que orbitan otras estrellas.