Nettuno è l'ultimo grande pianeta del sistema solare, un gigante di ghiaccio gemello di Urano ma molto più attivo. Ha un colore blu profondo dovuto a una maggiore concentrazione di metano. È famoso per avere i venti più veloci del sistema solare, che soffiano a velocità supersoniche di oltre 2.100 km/h. Nel 1989, la Voyager 2 osservò la "Grande Macchia Scura", una tempesta anticiclonica grande come la Terra che però, a differenza di quella di Giove, è effimera: appare e scompare nel corso degli anni.
Come Urano, Nettuno possiede un mantello fluido di acqua, ammoniaca e metano ad alta temperatura e pressione. I modelli di fisica delle alte pressioni suggeriscono che a circa 7.000 km di profondità, il carbonio nel metano si separi e venga compresso in cristalli di diamante, che piovono verso il nucleo "grandine preziosa". L'attrito di questa pioggia di diamanti potrebbe rilasciare calore, spiegando perché Nettuno emette 2.6 volte più energia di quella che riceve dal lontano Sole.
La luna più grande di Nettuno, Tritone, è unica. È l'unica grande luna del sistema solare che orbita in senso retrogrado (opposto alla rotazione del pianeta). Questo indica inequivocabilmente che non si è formata con Nettuno, ma era un pianeta nano della Fascia di Kuiper (simile a Plutone) che è stato catturato dalla gravità del gigante. Questa cattura violenta ha probabilmente distrutto il sistema originale di lune di Nettuno, di cui oggi restano solo piccoli frammenti irregolari.
Nettuno è il trionfo della meccanica celeste: è stato scoperto con la matita prima che col telescopio. Nel XIX secolo, gli astronomi notarono che l'orbita di Urano deviava leggermente dalle previsioni di Newton. Urbain Le Verrier (e indipendentemente John Couch Adams) ipotizzò che un pianeta invisibile stesse perturbando Urano con la sua gravità. Calcolò la posizione e scrisse all'osservatorio di Berlino: "Puntate il telescopio qui". Nettuno fu trovato esattamente lì la notte stessa (1846).
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