Sabías que... Algo estraño sucede en Urano e Neptuno: o seu interior é sólido e líquido á vez

Os humanos somos así. Pensamos que o sabemos case todo sobre os planetas que nos rodean. Coñecemos a superficie oxidada de Marte, estudamos as tormentas xigantes de Xúpiter e desentrañamos os segredos dos aneis de Saturno. Pero, que pasa se miramos máis aló? Cando diriximos a vista cara a Urano e Neptuno, a cousa cambia por completo, porque non sabemos practicamente nada sobre eles, e o que estamos a empezar a atopar baixo as súas superficies está a deixar perplexos aos científicos.

Para empezar, só "visitamos" estes dous mundos unha vez. E foi de pasada, sen tempo case para nada. De feito, a única ocasión en que a humanidade estivo preto de Urano e Neptuno foi grazas á sonda Voyager 2 da NASA, que pasou fugazmente por Urano en 1986 e por Neptuno en 1989, fai xa máis de tres décadas e media.

Desde entón, non enviamos alí ningunha outra nave. Todo o que sabemos, todo o que estudamos hoxe en día sobre eles, chéganos a través de telescopios espaciais como o Hubble ou o James Webb, ou a través de simulacións informáticas.

O certo é que, durante os últimos anos, as sorpresas sobre ambos os mundos non deixaron de sucederse. Sen ir máis lonxe, a principios de 2024, un equipo de investigadores da Universidade de Oxford dirixido polo profesor Patrick Irwin demostrou que todo o que criamos saber sobre as súas verdadeiras cores era un erro visual. Esquezamos o intenso e profundo azul cobalto de Neptuno fronte ao pálido aguamarina de Urano. As imaxes orixinais da Voyager foran procesadas para resaltar detalles atmosféricos invisibles. En realidade, ambos os planetas comparten un ton case idéntico: un azul verdoso moi pálido, alterado sutilmente por finas capas de brétema de metano.

Pouco despois, a Institución Carnegie para a Ciencia anunciou o sorprendente achado de novas lúas ocultas orbitando a estes xigantes, revelando un sistema de satélites moito máis complexo e caótico do que xamais imaxinamos.

Aínda por riba, a finais de 2025 un equipo da Universidade de Zúric publicou un estudo revolucionario que sacudiu os cimentos da planetoloxía ao descubrir que estes mundos poderían non ser os ’xigantes de xeo’ que pensabamos. Moi ao contrario, os datos gravitacionais e de densidade cadran perfectamente coa posibilidade de que, en realidade, sexan ’xigantes de rocha’. É dicir, que poderían ter unha proporción de material rochoso moi superior á de xeo, co que o seu nome tradicional quedaría totalmente desfasado.

E para rematar, aínda que non menos importante, está o misterio dos seus campos magnéticos. Na Terra, o campo magnético funciona como un imán xigante: ten un Polo norte e un Polo sur ben definidos. Pero en Urano e Neptuno, o campo magnético é un auténtico caos. Está descentrado, inclinado e ten múltiples polos. É coma se o imán interior do planeta estivese roto e virando ás toas. Para explicar isto, científicos como Burkhard Militzer, da Universidade de California en Berkeley, propuxeron en 2024 unha teoría fascinante.

As inmensas presións internas, dixeron, ’espremen’ o hidróxeno do metano e o amoníaco, creando un océano profundo estratificado. Basicamente, capas de auga e capas de hidrocarburos que non se mesturan, exactamente igual que a auga e o aceite nunha botella. Esta separación frearía a convección natural e xeraría eses campos magnéticos tan estraños.

E chegamos así ao novo estudo, recentemente publicado en Nature Communications por Cong Liu e Ronald Cohen, ambos os do Instituto Carnegie para a Ciencia en Washington. Segundo a nova investigación, a profundidades extremas, a miles de quilómetros baixo as nubes de Urano e Neptuno, escóndese un estado da materia totalmente novo, estraño e inesperado.

A medida que descendemos a través das súas densas atmosferas de hidróxeno e helio, tanto a presión como a temperatura aumentan de forma monstruosa. Ata que, a medio camiño cara ao núcleo de ambos os planetas, atopámonos cunha xigantesca capa intermedia descrita frecuentemente polos astrofísicos como océanos de ’xeos quentes’.

Pero non hai que deixarse enganar pola palabra ’xeo’. Porque non se trata do xeo que coñecemos e co que arrefriamos as nosas bebidas. Trátase dun auténtico ’inferno termodinámico’ onde se mesturan enormes cantidades de auga, metano e amoníaco. As presións alí abaixo son incomprensibles para a mente humana: alcanzan entre 500 e 3.000 gigapascais, é dicir, entre 5 e 30 millóns de veces a presión atmosférica que calquera persoa soporta na superficie da Terra. E as temperaturas oscilan entre os 3.700 e os 5.700 graos, unha calor case idéntica ao que reina na superficie do Sol. Sometidos a este castigo implacable, os átomos dos compostos máis familiares vólvense tolos e adoptan formas que simplemente non poden existir de xeito natural no noso planeta.

Liu e Cohen utilizaron supercomputadoras para simular hidruro de carbono, un hidrocarburo básico formado por unha mestura de carbono e hidróxeno, ao que someteron despois a esas condicións infernais. E observaron como, baixo semellante tortura física, a materia tal e como a coñecemos deixa de comportarse con normalidade. As ligazóns químicas rómpense, os electróns vólvense tolos e os átomos vense obrigados a reorganizarse de xeitos exóticos. En concreto, unha á que bautizaron como estado ’superiónico case-unidimensional’.

Pero vaiamos por partes. Que é un estado da materia superiónico? No noso mundo cotián, a materia adoita ser sólida, líquida ou gasosa. Se temos un bloque de xeo sólido, as moléculas de auga están fixas nunha rede cristalina. Pero se temos auga líquida, as moléculas flúen libremente. Pois ben, na materia superiónica os dous estados, sólido e líquido, danse ao mesmo tempo. É un territorio intermedio, un paradoxo. Nese estado exótico, un tipo de átomo (o carbono do hidruro de hidróxeno) queda completamente ríxido, conxelado nunha estrutura sólida, mentres que o outro tipo de átomo (o hidróxeno) despréndese e empeza a fluír coma se fose un líquido a través das regañas dese armazón sólido.

E aquí chega a palabra chave do descubrimento: ’case-unidimensional’. Normalmente, nos materiais superiónicos que xa coñeciamos teoricamente (como o xeo de auga superiónico), os átomos que se moven como un líquido viaxan en tres dimensións. Móvense cara arriba, cara abaixo, á esquerda, á dereita, en todas direccións dentro da súa gaiola de cristal. Pero a simulación do hidruro de carbono en Urano e Neptuno mostrou algo profundamente distinto.

«Esta fase de carbono e hidróxeno -explica Ronald Cohen- é particularmente sorprendente porque o movemento atómico non é completamente tridimensional. En lugar diso, o hidróxeno móvese preferentemente ao longo de vías helicoidais ben definidas e incrustadas dentro da estrutura ordenada de carbono».

Noutras palabras, o hidróxeno non ten liberdade para moverse ás súas anchas. Está confinado a unha única dimensión, a viaxar en liña. Pero non nunha liña recta, senón describindo traxectorias en forma de espiral. O hidróxeno sobe e baixa a toda velocidade dando voltas en espiral, confinado nunha especie de tubo invisible trazado pola inmensa presión, sen poder escapar cara aos lados. E hai billóns, trillones destas diminutas ’escaleiras de caracol’ fluíndo dentro de ambos os planetas.

As consecuencias son enormes. O movemento, en efecto, ten moito que ver coa transferencia de calor e de electricidade. E se temos todo o hidróxeno dun planeta movéndose preferentemente en traxectorias de espiral unidimensionais, a corrente eléctrica e a calor interna non poderán distribuírse por igual en todas direccións. É unha condutividade fortemente direccional. Como unha autoestrada na que o tráfico só pode fluír de norte a sur, pero non de leste a oeste.

Trátase, ademais, dun achado que pode estenderse tamén fóra do Sistema Solar. Con máis de 6.000 exoplanetas confirmados xa na nosa galaxia, sabemos que unha inmensa maioría son precisamente mundos xeados e afastados dun tamaño similar a Neptuno. Son os famosos ’minis Neptunos’. Por iso, comprender que ocorre no corazón dos nosos propios veciños é o primeiro paso para saber como se comporta a materia en gran parte do noso recuncho do Universo, avaliando incluso a habitabilidade deses mundos distantes.

Doutra banda, a posibilidade de identificar na natureza un fenómeno físico tan fortemente direccional abre unha fiestra de incalculable valor para a ciencia de materiais. Quizá, algún día, sexamos capaces de imitar ou aproveitar este exótico fluxo ’en espiral’ de partículas na Terra, dando a luz a novas tecnoloxías superconductoras e revolucionarios sistemas para a enxeñería térmica ou eléctrica.

O que está claro é que Urano e Neptuno non son en absoluto os aburridos e xélidos mundos mortos que imaxinabamos. No máis profundo das súas impenetrables entrañas, esconden ferventes mares de cristal e remuíños de átomos líquidos, e albergan escuros segredos que apenas empezamos a comprender.

FONTE: José M. Nieves/abc.es/ciencia