Resuelto el misterio de Japeto

Por Daniel Marín, el 10 diciembre, 2009. Categoría(s): Astronomía • Cassini • NASA • Saturno • Sistema Solar ✎ 9

Bueno, en realidad se trata de la confirmación del modelo que ya se había propuesto para explicar la particularidad de esta luna de Saturno. Japeto (o Jápeto) presenta una curiosa dicotomía que lo convierten en uno de los satélites más misteriosos del gigante anillado: uno de sus hemisferios es diez veces más oscuro que el otro. Esta llamativa característica ya fue detectada por su descubridor, Giovanni Cassini, a finales del siglo XVII. Cassini supuso acertadamente que, si el satélite presentaba siempre la misma cara hacia Saturno como la Luna lo hace con la Tierra, las diferencias de brillo se podrían explicar mediante la existencia de dos hemisferios de albedo diferente. Posteriores observadores confirmarían esta peculiaridad. Pero sería en los años sesenta cuando Japeto saltaría a la fama mundial, al convertirlo Arthur C. Clarke en el hogar del misterioso monolito de la novela 2001 (eso sí, en la película el monolito estaba situado en Júpiter y no en Saturno).

Las Voyager confirmaron la diferencia entre los hemisferios a principios de los 80, pero la distancia a la que sobrevolaron el satélite impidió que obtuviesen imágenes de alta resolución. A raíz de la visita de ambas sondas se tomó fuerza una explicación al misterio sugerida hacía años: el hemisferio oscuro estaba «manchado» con material proveniente de otro satélite más externo, Febe, material que Japeto interceptaría en su órbita. De ahí que el hemisferio «delantero» -desde el punto de vista del movimiento orbital- sea el menos brillante. No obstante, el espectro del hemisferio oscuro medido por las Voyager no coincidía exactamente con el de Febe, por lo que la teoría presentaba un punto débil muy importante. ¿Procedía acaso el material oscuro del interior de la luna? La zona oscura recibió el nombre de Cassini Regio en honor a Giovanni Cassini. Las observaciones efectuadas en 2002 con el radar de Arecibo no pudieron distinguir ambos hemisferios, lo que implicaba que el interior del satélite era homogéneo y descartando un posible origen interno.

La llegada de la sonda Cassini (un nombre asociado íntimamente con Japeto, como podemos ver) al sistema de Saturno en 2004 y las impresionantes imágenes de la cámara ISS (Imaging Science Subsystem) y los datos del espectrómetro CIRS (Composite Infrared Spectrometer) revelaron un Japeto con una geografía mucho más complicada de lo imaginado y muy difícil de explicar mediante la simple teoría del «polvo de Febe». Pronto se propuso un modelo alternativo que ha podido ser confirmado recientemente con los nuevos datos de la Cassini. Estos resultados aparecerán próximamente en Science en dos artículos.

Según este modelo, el hemisferio delantero se encuentra oscurecido por culpa del polvo de Febe, como predecían las primeras teorías. Pero el proceso no se detiene aquí, ya que la presencia del polvo provoca el aumento de las temperaturas de este hemisferio, causando una lenta, pero constante, sublimación del hielo de la corteza de la luna. Al sublimarse, el hielo genera una disminución en el albedo de esta zona. Además, la composición del polvo cambia lentamente debido a la interacción con el hielo de la Luna y la radiación ultravioleta del Sol y las partículas del viento solar, explicando las diferencias con el espectro de Febe. Este hielo migra hasta las regiones más frías del satélite, situadas en los polos y en el hemisferio opuesto, depositándose allí y aumentando el contraste entre ambos lados. Se trata de un proceso extremadamente lento que ha necesitado más de dos mil millones de años para producir los resultados que hoy podemos apreciar. Y de paso, pone un límite muy elevado al momento de la captura de Febe por Saturno (Febe no se formó en el sistema de Saturno y es un cuerpo que proviene del Sistema Solar exterior). Recientemente, la Cassini había descubierto un anillo de material proveniente de Febe que sería la fuente del material oscuro que mancha Japeto. Este material sería expulsado de Febe por el continuo impacto de micrometeoritos contra su superficie. Además, en el pasado habrían tenido lugar episodios de expulsión masiva de materiales al sublimarse parte de los hielos de Febe, que se parece más a un cometa que a un asteroide.

Se trata de una explicación elegante y sencilla que sin embargo ha necesitado de los datos de muchos años de trabajo con la sonda Cassini y la dedicación un gran número de investigadores. No ha sido en vano: hoy tenemos un misterio menos en el Sistema Solar. Y yo me pregunto: ¿habrá algún monolito por allí?


Comparación del modelo numérico del polvo y la sublimación con la realidad (imagen inferior) (NASA).


Japeto y sus dos hemisferios (NASA).


Diferencia entre la temperatura de las zonas oscuras y brillantes de Japeto observadas por la cámara ISS y el espectrómetro CIRS (NASA).



9 Comentarios

  1. Fantástica entrada, no estaba al corriente de la existencia de datos concretos que confirmaran la teoría de la sublimación, muchas gracias por el resumen.

    Una pregunta: hay disponible alguna explicación sobre la «línea» ecuatorial que une los extremos de la mancha oscura en la simulación numérica, y que parece tener una cierta correspondencia en el caso real?

  2. Si hay algún monolito por allá, tiene que estar parado bien en el medio del hemisferio blanco, tal como predijo Clarke…
    Muy interesante explicación, gracias a la novela del 2001 Japeto siempre me pareció fascinante.

  3. Ah, David me ganó la pregunta sobre la cordillera ecuatorial. Entonces yo preguntaré si me puedes refrescar la memoria de cómo Febe puede expulsar material. Me imagino que debe ser por impactos de asteroides, pero si ese es el caso, ¿entonces la superficie de Febe es oscura? y ¿por qué no vemos algo similiar en otras lunas de los planetas jovianos?

  4. muy buena explicación. especialmente me gusta la imagen del espectro CIRS del cassini. donde el material oscuro se observa que esta mas caliente

    no se. pero me imagino que ahora seria bueno saber si la luna Febe estuvo hace millones de años con japeto. para que ese fenómeno de sublimación se efectuara. ?

    daniel te mande un correo. espero que lo leas.

    un saludo.

  5. La teoría más aceptada para explicar la corteza ecuatorial es que ésta se formó al enfriarse el satélite durante su formación debido a la contracción de la corteza. Posteriormente, las fuerzas de marea alinearon el eje de rotación de tal forma que la cordillera se quedase perpendicular a éste. Aunque sea la teoría más aceptada, aún queda por explicar por qué esta contracción causó una cordillera y no grietas o surcos como en Rhea o Dione. Hay que recordar que Japeto no es esférico, sino que, pese a su tamaño, es un cuerpo oblongo con irregularidades.

    Otro misterio, quizás relacionado con su cordillera, es la inclinación anómala de su órbita, muy posiblemente debida a colisiones en el pasado.

    El polvo de Febe se desprende debido, efectivamente, al continuo choque de micrometeoritos, formando el recientemente descubierto anillo en la órbita de esta Luna (lo voy a poner en el post par aclararlo). La inclinación y posición de las órbitas de ambos satélites explica que sólo veamos este fenómeno en Japeto, aunque hay que recordar que otros satélites (Rhea o Dione, p.e.) presentan diferencias de albedo -menores- entre hemisferios.

    Supongo que el fenómeno no se observa en Júpiter porque la mayoría de satélites exteriores son asteroides capturados, mientras que Febe es muy probablemente un objeto del Cinturón de Kuiper, de composición distinta (mucho más oscuro).

    Saludos.

  6. La supuesta «aclaración del misterio de Cassini Regio» no es tal, por lo que resulta aventurado (y nada científico) afirmar categóricamente que «la región oscura de Japeto –tan negra como el carbón– proviene de Febe, que es un cuerpo helado y mucho menos oscuro.

    Este misterio, y muchos otros que presenta el extraño Japeto, tales como su forma esferoidal y sus cráteres cuadrados y hexagonales, siguen en en la lista de espera de los enigmas del sistema solar en ser resueltos por la ciencia del siglo XXI.

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Por Daniel Marín, publicado el 10 diciembre, 2009
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