El misterio de los anillos de Saturno puede quedar finalmente explicado gracias a Cassini

Los anillos de Saturno son conocidos desde que los telescopios espezaron a observar los cielos. Galileo los observó por primera vez en 1610. Desde esa época, los astrónomos han aprendido cada vez más sore el rasgo más sobresaliente de Saturno, del material que forman los anillos y las fuerzas que empujan al material.

Pero dos partes de información sobre los anillos de Saturno que parecen más básicas — su masa y edad – siguen siendo un misterio.

Estas cuestiones son “el gran elefante de la sala”, dice Jeff Cuzzi, científico interdisciplinario de anillos y polvo en para la nave Cassini de la NASA. Cuzzi tiene su sede en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California.

Los astrónomos esperan que se resuelva este misterio, o al menos que se comprenda mejor, con la ayuda de la nave Cassini de la NASA, la cual ha pasado los últimos seis años explorando el sistema de Saturno. Cassini está ahora en su misión extendida, y tiene planificadas varias maniobras y observaciones que ayudarán a los científicos a zanjar la cuestión de cómo de viejos son los anillos de Saturno y cuánto material hay en ellos.

¿Jóvenes o viejos?

Durante décadas, los astrónomos habían pensado que los anillos de Saturno, como el planeta al que orbitaban, se habían formado con el Sistema Solar hace 4600 millones de años.

Esta idea fue desafiada cuando la nave Voyager de la NASA voló cerca del gigante anillado a principios de la década de 1980 y recopiló datos del planeta, sus muchas lunas y su sistema de anillos. A través de las observaciones de Voyager, los científicos encontraron que estaban teniendo lugar procesos complejos en los anillos “que hacían difícil de comprender cómo [los anillos] podían ser tan viejos”, dice Cuzzi a SPACE.com.

Estos procesos implican tirones y empujones gravitatorios, conocidos como resonancias, que las lunas y anillos de Saturno ejercen entre sí y los efectos de cascada que esas resonancias tienen en otros procesos físicos en los anillos. Básicamente, según calcularon los científicos, estos procesos deberían empujar las pequeñas lunas de Saturno fuera del sistema de anillos y atraer los anillos hacia el planeta. Pero si el sistema de anillos era tan viejo como el Sistema Solar, esto debería haber sucedido hace mucho tiempo.

“Los procesos suceden tan rápido que ya habría tenido que terminar — los anillos habrían desaparecido”, dice Larry Esposito de la Universidad de Colorado en Boulder, el investigador principal del instrumento Espectrógrafo de Imagen Ultravioleta de Cassini (UVIS).

Dado el ritmo al que funcionan estos procesos, y la actual posición de los anillos y lunas de Saturno, los científicos calcularon que los anillos tendrían una décima parte de la edad del Sistema Solar, o apenas unos cuantos cientos de millones de años, comenta Cuzzi.

Pero los datos de sobrevuelo de Voyager eran apenas instantáneas del sistema de Saturno. Cuando Cassini llegó a Saturno en 2004, sus observaciones demostraron que el proceso de absorción de los anillos se producía a un ritmo incluso mayor que el indicado por los datos de Voyager, comenta Esposito a SPACE.com. Ajustando la edad de los anillos de acuerdo a esto, los haría aún más jóvenes que la era de exploración de Voyager, algo claramente imposible.

Por lo que la idea de que los anillos son mucho más jóvenes que el Sistema Solar “me parece sospechosa por el momento”, señala Esposito.

Aunque hay otra línea de pruebas independiente que sugiere que los anillos son un rasgo joven – la cantidad de contaminación en los anillos, que son hielo de agua en su mayor parte, procedentes de los restos de meteoritos.

Roca y hielo

Los anillos de Saturno son al menos en un 90% hielo de agua, según han encontrado las observaciones. Pero, como otros objetos del Sistema Solar, los anillos de Saturno están bajo un bombardeo constante de restos interplanetarios, que aproximadamente son un 60 por ciento carbono y roca, dice Cuzzi.

Con el tiempo, los restos de meteoritos que llueven sore los anillos “contaminan” el hielo de agua, haciéndolo cada vez menos puro. “Con el tiempo, [los anillos] se ensucian”, dice Cuzzi. Pero el grueso de los anillos sigue siendo en gran parte hielo de agua, lo que sugiere que los anillos no han estado allí el suficiente tiempo para estar muy contaminados, lo que a su vez sugiere que son bastante jóvenes.

Por supuesto, cómo de sucios estén los anillos no sólo depende de cuánto tiempo han estado absorbiendo escombros; también depende de cuánto material hay en los anillos. La contaminación no se mostraría tanto en anillos más masivos y densos como en otros más finos. Por lo que conocer la masa de los anillos de Saturno ayudaría a los científicos a calcular cuánto tiempo han estado bombardeándolos los escrombros, y por tanto cuánto han estado ahí.

“Pensábamos que conocíamos la masa de los anillos bastante bien”, dice Cuzzi. Los científicos, incluyendo a Esposito, habían determinado su masa midiendo cuánta luz solar pasa a través de los anillos. Pero Cassini descubrió que el material de los anillos ejerce una fuerza gravitatoria sobre sí mismo que que provoca que se acumulen, y casi nada de luz estelar penetra en estos cúmulos.

“Por lo que realmente no tenemos forma de saber cuánta materia hay en esos cúmulos”, dice Cuzzi. La masa que los científicos realmente estaban midiendo era sólo la masa de las zonas más finas entre los cúmulos más masivos.

Los científicos esperan que Cassini pueda solventar este problema con los cúmulos midiendo la masa de los anillos de Saturno de una forma distinta.

Lo que hará Cassini

Hacia el final de su misión, Cassini se colocará en órbita alrededor del planeta y el borde interno de los anillos.

“Esta será una órbita realmente cercana”, dice Cuzzi. “Y en esta órbita, incluso la masa de los anillos tiene un efecto sobre la órbita de la nave”.

Por lo que basándose en las desviaciones del curso de Cassini, los científicos esperan ser capaces de calcular cuánta masa tienen los anillos.

La otra parte de la ecuación que daría a los científicos una restricción sobre la edad de los anillos es el índice al que están impactando en los anillos los restos de meteoritos. Combinar la masa de los anillos, la cantidad de contaminación vista en ellos y en índice al que cae la contaminación, dirá a los científicos cuánto tiempo han estado los restos cayendo sobre los anillos y, por tanto, cuál es la edad de los anillos.

Cassini también trata de responder a la segunda parte de la ecuación. Medir el flujo de escombros de meteoritos en los anillos resulta “ser una medida muy difícil de hacer debido a que el sistema es muy polvoriento y gran parte se pierde en el fondo”, explica Cuzzi. “Por lo que vamos a usar un pequeño truco”.

Los mismos restos de meteoritos que caen sobre los anillos, también caen en las lunas de Saturno. Cuando esos restos impactan en las pequeñas y heladas lunas, lanzan hacia arriba polvo que puede medir Cassini. Estos datos, a su vez, dicen a los científicos cuántos restos de meteoritos caen al sistema.

La nave voló recientemente sobre Rea, la luna de Saturno, y los científicos esperan los datos para calcular el flujo de meteoritos, comenta Esposito.

Una vez tengan todos los datos de la misión Cassini, esperan combinar la masa calculada y el índice de impacto de pmeteoritos y “realmente ser capaces de decir si los anillos son tan viejos como el Sistema Solar o no”, señala Cuzzi.

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Autor: Andrea Thompson
Fecha Original: 6 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija