En las últimas décadas hemos intentado ordenar el rebaño planetario de nuestro sistema solar en tres grupos: los cuatros pequeños planetas rocosos más cercanos al Sol (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte); dos gigantes gaseosos como son Júpiter y Saturno, que, a la par, son los planetas más grandes que tenemos en nuestro vecindario; y, por último, los gigantes de hielo.

Dentro de esta última categoría se encuentran los últimos (de momento) por distancia al Sol, los azulados Urano y Neptuno. Su manto podría estar formado por compuestos volátiles como agua, metano y amoniaco, con quizás un pequeño núcleo rocoso en el centro; rodeado, eso sí que está establecido, por una atmósfera de hidrógeno y helio.

Y como siempre en Planeta B -pero hoy quizás mucho antes- llega el giro argumental. Un nuevo estudio publicado por Morf et al. (2025) cuestiona lo que sabemos sobre los gigantes de hielo mostrando que, después de todo, podrían ser en realidad gigantes rocosos.

El caso es que estos planetas suponen un verdadero misterio aun sin resolver para los científicos ya que, de todos los planetas, son de los que menos datos tenemos, ocasionado en parte por el poco empeño que hemos puesto. Hemos enviado misiones individuales a Júpiter y Saturno pero, en cambio, solo hemos visitado de pasada -gracias a la Voyager 2- a Urano y Neptuno a finales de los 80. Desde entonces, no hemos vuelto por allí.

Para conocer los interiores de estos planetas -ya que no podemos acceder a ellos directamente- los científicos crean complejos modelos matemáticos que puedan explicar las observaciones que hemos tomado: su masa, periodo de rotación, campo gravitatorio, etc… y resulta que cuando tenemos muy pocas observaciones, el mismo conjunto de datos puede ser explicado por distintas -y a veces variadas- estructuras internas. Es como si hiciésemos un retrato robot de una persona solo diciendo que tiene dos ojos, una nariz y dos orejas, pero sin tener ni idea de su aspecto más allá de la simetría bilateral.

De manera habitual, los científicos han intentado resolver este problema usando dos métodos diferentes: El primero es el modelado físico, donde los investigadores deciden una serie de parámetros iniciales sobre la composición del planeta y su estructura. Aunque estos modelos son bastante consistentes y funcionales, a menudo sufren un sesgo por parte de los investigadores. Y me explico: si asumes que el planeta está hecho de hielo, el modelo probablemente te acabará diciendo que es un gigante de hielo.

El segundo método, que podríamos llamar modelado empírico, comienza con los datos que se han medido como pueden ser los de densidad y presión, pero a menudo tiene dificultades para explicar la temperatura real y la composición química del planeta, dando como resultado un planeta que no tiene por que corresponderse con la realidad física.

Precisamente en este artículo que comentamos hoy, se intenta levantar un puente entre estas dos formas de modelar el interior de los planetas. Para ello, los investigadores han desarrollado un algoritmo que podríamos denominar “agnóstico” que comienza con un perfil de densidad para el interior del planeta que es totalmente aleatorio.

Usando un proceso iterativo, el algoritmo va ajustando el perfil hasta que se cumplen las leyes de la física, se ajusta a las observaciones del campo gravitatorio tomadas por la Voyager 2 y también a otras observaciones de las que disponemos, al mismo tiempo manteniendo la consistencia con las propiedades de los materiales a las altísimas presiones que existen en el interior del planeta. Ejecutando este algoritmo miles de veces, los investigadores fueron capaces de explorar un rango de estructuras internas posibles mucho más grande de lo que había sido posible hasta el momento.

En vez de llegar a un solo modelo para cada planeta, los investigadores han encontrado un amplio espectro de estructuras internas que serían perfectamente válidas. Para Urano, los modelos se movieron entre configuraciones más tradicionales y dominadas por el agua hasta otras donde la roca era un componente mayoritario con respecto al agua incluso en proporciones de (casi) cuatro a uno.

Del mismo modo, para Neptuno, los modelos permitieron interiores donde más de la mitad de la masa total del planeta estaría formada por roca. Esta flexibilidad sugiere que el término “gigante de hielo” podría ser más un vestigio histórico que un reflejo de la realidad física y geológica de los propios planetas. Dependiendo de que modelo elijamos, estos planetas podrían estar enriquecidos con hierro, silicatos e incluso importantes cantidades de hielo e hidrógeno en su núcleo.

Quizás uno de los aspectos más fascinantes de este estudio es como estas estructuras internas podrían tener una relación directa con sus campos magnéticos como sería lo esperable: Ambos, Urano y Neptuno, poseen extraños campos magnéticos multipolares que están inclinados con respecto a su eje de rotación.

Habitualmente esto se explicaba esto por la presencia de agua iónica, un estado en el que las moléculas de agua se descomponen en una mezcla de partículas cargadas -en este caso iones de oxígeno e hidrógeno- dentro de una región convectiva (como el núcleo externo de la Tierra) del planeta. Y estos investigadores han descubierto que en todos los modelos válidos -ya fueran más ricos en hielo o en roca- contenían capas de esta agua iónica. Además, descubrieron que el campo magnético de Urano probablemente se genera a una mayor profundidad que el de Neptuno.

A pesar de sus similitudes, la investigación también ha puesto de relieve una importante dicotomía entre estos dos planetas. Urano parece tener una concentración mucho mayor de hidrógeno y helio en sus capas más externas que Neptuno. Esta sutil diferencia podría ser una pista muy interesante que nos cuente detalles sobre los procesos de formación y su historia.

Además, ambos planetas irradian calor de una manera diferente. Neptuno emite una gran cantidad de energía interna, mientras que Urano parece un planeta más frío. Esto podría explicarse si el interior de Urano estuviese atrapado en capas más estables y no convectivas que impiden -o al menos dificulten- que el calor escape, mientras que el interior de Neptuno sería mucho más eficiente a la hora de transportar el calor hacia la superficie.

Bueno, ¿y por qué es este estudio tan importante? Más allá de resolver algunas cuestiones sobre estos planetas, comprender bien como son Urano y Neptuno nos ayuda a entender mejor los exoplanetas. Y es que los planetas de masa intermedia -aquellos con una masa entre la Tierra y Neptuno- son el tipo de planetas más comunes de nuestra galaxia y nos podría ayudar a cuantificar que relación hay entre la atmósfera que podemos “observar” a través de los telescopios y su interior.

Pero no es oro todo lo que reluce, y los investigadores reconocen también en este estudio que estos modelos también tienen sus límites, ya que el comportamiento de los materiales a las enormes presiones de los interiores planetarios tienen mucha incertidumbre. Un pequeño error en como pensamos que se comporta el componente rocoso de los planetas puede dar lugar a una discrepancia de hasta un 50% en las predicciones de cuál es la presión en el interior de estos planetas. Pero también otros detalles sobre la composición -como pueden ser la presencia de compuestos como el metano y amoniaco- podrían también influir en las densidades simuladas.

De cualquier forma, este estudio supone un antes y un después en la rigidez con la que habíamos agrupado los planetas de nuestro Sistema Solar y abre la puerta a nuevos modelos que puedan ayudarnos a comprender mejor este tipo de planetas.

Y si hay algo claro después de todo, es que necesitamos nuevas misiones dedicadas en exclusiva a estos planetas donde, entre otras cosas, podamos lanzar sondas atmosféricas que nos permitan estudiar la presencia de distintos elementos y compuestos en las nubes, pero también de medir con gran precisión el campo gravitatorio con suficiente detalle como para saber dónde empiezan unas capas y acaban otras.

Mientras, Urano y Neptuno seguirán siendo uno de los grandes enigmas de nuestro Sistema Solar. Los otros planetas azules que quizás, después de todo, oculten un corazón rocoso.

Referencias:

Morf, L., & Helled, R. (2025). Icy or rocky? Convective or stable?: New interior models of Uranus and Neptune. Astronomy & Astrophysics, 704, A183. doi: 10.1051/0004-6361/202556911