Según la misión Cassini los anillos de Saturno tendrían menos de 100 millones de años

La Luna acompaña a la Tierra desde hace unos 4500 millones de años. Quizás pienses que algo parecido pasa con los anillos de Saturno. Sin embargo, se publica en Science que los datos de la misión Cassini apuntan a que su edad es menor de 100 millones de años y quizás poco más de diez millones de años. La masa total de los anillos se estima en (1.54 ± 0.49) × 1019 kg (unas 0.41 ± 0.13 veces la masa de la luna Mimas).

Este sorprendente resultado se ha obtenido tras descomponer en armónicos esféricos el campo gravitacional de Saturno. Resulta que la rotación diferencial de la atmósfera del planeta afecta al campo gravitacional, algo que ya observó la sonda Juno en Júpiter. Durante el Gran Final de Cassini, se atravesó 22 veces el espacio que existe entre los anillos y el planeta; cinco de esas órbitas fueron útiles para medir el campo gravitacional sin el efecto de los anillos (los datos de una sexta órbita se perdieron por error). Para ello se usó el desplazamiento Doppler de la señal portadora enviada desde la Tierra a 7.2 GHz (banda X) y que retornaba a la Tierra desdse la Cassini a 8.4 GHz.

El artículo es L. Iess, B. Militzer, …, M. Zannoni, “Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass,” Science (17 Jan 2019), doi: 10.1126/science.aat2965. Por cierto, tras escribir esta pieza he descubierto otra muy recomendable de Daniel Marín, “La edad de los anillos de Saturno y la estructura interna del segundo planeta más grande del sistema solar,” Eureka, 18 Ene 2019 (espero que ambas sean complementarias). “Uno de los grandes resultados de la misión Cassini ha sido determinar que los bellos anillos de Saturno son una estructura transitoria. Dentro de aproximadamente cien millones de años los anillos habrán desaparecido, dejando atrás una versión reducida de Júpiter con colores menos llamativos…”

Para determinar el campo gravitacional se han interpretado las medidas con el efecto Doppler con el software de navegación MONTE del JPL, que ya se usó para medidas similares en Titán y Encélado. La rotación del interior de Saturno se ha modelado con el método de los esferoides concéntricos de MacLaurin (CMS) que permite estimar los armónicos esféricos que la describen. El resultado para los armónicos J6, J8 y J10 muestra un valor más alto del predicho por un modelo de rotación uniforme, lo que indica que Saturno presenta una rotación diferencial (algo no observado en Júpiter). Este resultado se explica si la región ecuatorial de Saturno rota un 4% más rápido que el interior profundo (así se explican todos los armónicos desde J2 a J10). Este resultado es compatible con observaciones ópticas del viento en la atmósfera ecuatorial.

En las órbitas más allá de los anillos, solo influyen sobre la aceleración de la Cassini los anillos A, B y C. Por tanto, solo se puede estimar la masa total de dichos anillos (A+B+C). Gracias a las ondas de densidad en los anillos A y C ya se pudo estimar su masa, con lo que restándolas se puede estimar la del anillo B; el resultado es 0.15 ± 0.11, 0.23 ± 0.20 y 0.024 ± 0.024 veces la masa de Mimas para los anillos A, B y C, resp. Este resultado depende del modelo teórico usado (se han publicado ocho estimaciones diferentes) y debe ser tomado con cierta cautela; sin embargo, el valor para la suma total de las masas de los tres anillos es muy similar en todos los modelos.

Se ha estimado la masa del núcleo del planeta entre 15.0 y 18.2 masas terrestres (según el modelo). Este resultado está de acuerdo con medidas previas. También se ha estimado la fracción de elementos pesados en la envoltura gaseosa del núcleo (Zmol). En comparación con el núcleo (formado por elementos más pesados que el helio), la masa de los elementos pesados en la envoltura gaseosa es pequeña, en el rango de 1.3 a 4.8 masas terrestres. Los modelos de este tipo para el interior de Júpiter predicen una masa del núcleo un poco menor que la de Saturno, pero una mayor proporción de elementos pesados en la envoltura gaseosa.

En resumen, el perfil de densidad del interior de Saturno es más complicado que el de Júpiter según los modelos que explican las observaciones de Cassini. Pero quizás lo más sorprendente del nuevo artículo es que sus espectaculares anillos son muy jóvenes a escala geológica. Quizás fueron más masivos en el pasado y han ido perdiendo masa desde su formación. Su origen más probable es una catástrofe lunar, un satélite de Saturno que cayó en espiral en su atmósfera, dejando una bella huella en forma de un sistema de anillos. Los humanos somos afortunados al poder disfrutar de este gran espectáculo astronómico en las noches claras con un telescopio adecuado.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 18 enero, 2019
Categoría(s): ✓ Astronomía • Noticias • Science
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