El fatídico destino de los anillos de Saturno

¿Cuál es la edad de los anillos de Saturno? O lo que es lo mismo, ¿si los dinosaurios hubieran tenido telescopios habrían sido capaces de verlos? Durante décadas los investigadores han carecido de una respuesta clara. Por un lado, su tamaño y complejidad hacían pensar en una estructura poco estable y, por tanto, más bien joven. Pero el descubrimiento en los años 70 de que todos los planetas gigantes del sistema solar tienen anillos forzó un cambio de opinión en muchos expertos. Aunque las partículas de los anillos pueden tener órbitas inestables, los anillos en sí serían capaces de perdurar en el tiempo gracias al influjo de nuevo material en forma de pequeñas lunas que traspasen el límite de Roche, fragmentos de las mismas o cuerpos menores capturados. ¿Y quién tenía razón? Pues hoy sabemos que los anillos son muy jóvenes, geológicamente hablando, con una edad inferior a los cien millones de años.

Así podría verse Saturno en cien millones de años (NASA/Cassini/James O’Donoghue).

Ahora bien, si son jóvenes, surge otra pregunta. ¿Hasta cuánto durarán? No lo sabemos con certeza, pero parece que desaparecerán en unos cien millones de años. De ser así estaríamos viendo el sistema de anillos justo en la mitad de su vida. La clave para saber la estabilidad futura del sistema anular depende de muchos factores, pero principalmente depende de dos mecanismos que hacen llover partículas procedentes de los anillos sobre la atmósfera. ¿Cómo es esto posible? Veamos. El primer mecanismo se basa en que las partículas de los anillos están formadas principalmente por hielo de agua y, en menor medida, sustancias orgánicas (tolinas). La radiación solar y los rayos cósmicos pueden ionizar pequeñas partículas de hielo lenta, pero inexorablemente. Estas partículas cargadas son dirigidas por el campo magnético de Saturno hasta el planeta, creando una lluvia de material que hará desaparecer los anillos con el tiempo.

Los principales anillos de Saturno (NASA/JPL/Wikipedia).

En realidad, y como suele suceder en temas astronómicos, esto ya se sabía. El observatorio Keck de Hawái detectó en 2011 la firma de esta erosión electromagnética de los anillos. Desde la Tierra no se pueden observar las partículas y granos de hielos que fluyen de los anillos a la alta atmósfera del planeta, pero sí se puede medir la presencia del ion trihidrógeno (o hidrógeno molecular protonado), una molécula cargada relacionada con la presencia de agua. En realidad, lo que se ha observado son bandas brillantes en el infrarrojo situadas a determinadas latitudes del planeta que son el resultado del choque del trihidrógeno con la ionosfera. A su vez, la presencia de estas bandas se debe a la alineación casi perfecta del eje magnético de Saturno con el eje de rotación, que, con apenas 0,0095º de diferencia, es una anomalía única entre los planetas gigantes. Esta alineación provoca que la lluvia de partículas caiga más o menos en las mismas latitudes de ambos hemisferios, facilitando su observación en el infrarrojo por medio de telescopios terrestres. Y, precisamente, un nuevo análisis de las observaciones del Keck de 2011 indica que este mecanismo es más eficiente de lo esperado. Según estos modelos, los anillos —o al menos, los anillos interiores B, C y D— desaparecerán en menos de trescientos millones de años.

Fenómenos que influyen en los anillos de Saturno (NASA/JPL/Cassini).

Pero hay un segundo mecanismo de erosión que, aunque se sospechaba de su existencia, nadie había medido directamente. Hasta que en 2017 la sonda Cassini realizó 22 sobrevuelos de Saturno pasando por el hueco existente entre los anillos y el planeta. Durante la Gran Final Cassini descubrió una lluvia de partículas procedente de los anillos que caía directamente sobre el ecuador de Saturno. La sonda comprobó que la cantidad de material que se precipitaba sobre el planeta alcanzaba las diez toneladas por segundo. Con ambos mecanismos de erosión en juego, los anillos se habrán desvanecido en menos de cien millones de años.

Pero, ¿cuándo se formaron los anillos? La respuesta depende de su masa. Cuanto más masivos, más viejos. Tras la visita de las Voyager 1 y 2 se estimó que la masa de los anillos debía rondar el 70% o el 80% de la masa de Mimas, la pequeña luna de Saturno de 400 kilómetros de diámetro. Esta cifra no es muy elevada, por lo que a partir de ella se podía deducir que los anillos tenían que ser muy jóvenes. No obstante, la incertidumbre de las medidas era enorme. Cuando Cassini comenzó a estudiar Saturno a partir de 2004 comprobó que los anillos eran mucho más complejos de lo previsto y que podían albergar bastante más masa oculta en forma de «bolas» opacas de partículas, especialmente en el anillo B. La edad de los anillos se disparó según algunos cálculos. Pero durante la Gran Final Cassini fue capaz de medir directamente la masa de los anillos mediante su influencia gravitatoria en la órbita de la sonda. El resultado es que, curiosamente, la masa de los anillos es más o menos la calculada a partir de los datos de las Voyager. O lo que es lo mismo, los anillos no pueden tener una edad superior a los doscientos millones de años y, muy probablemente, se hayan formado en los últimos cien millones de años.

Otro método para medir la edad de los anillos se basa en el oscurecimiento paulatino de las partículas de hielo que los forman por culpa del material de micrometeoros que continuamente chocan contra ellas. Los resultados de esta técnica son muy variados porque depende de la densidad y composición inicial de los propios anillos, que salta a la vista que es bastante heterogénea, pero las últimas estimaciones de la edad del anillo A y B —los dos exteriores más claros— se mueven en el rango de 30 a 150 millones de años, mientras que el anillo C, el más oscuro e interior de los tres grandes— tendría entre 15 y 90 millones de años (las distintas edades estimadas no implican necesariamente que se hayan formado por separado).

Saturno (NASA/JPL).

En definitiva, somos afortunados por vivir en una época del sistema solar en la que Saturno posee unos bellos anillos a su alrededor. Ahora queda por explicar a través de que suceso violento se han formado. Porque la presencia de esos enormes anillos significa que una luna del tamaño de Mimas ha resultado destrozada y algo así no ocurre todos los días. Y si un satélite resultó destrozado, otros bien pudieron sufrir el mismo destino, aunque no vemos las pruebas del delito porque no tuvo lugar dentro del límite de Roche. Si ese fue el caso, es posible que Encélado y otras lunas de Saturno sean en realidad muy jóvenes, lo que explicaría la extraordinaria actividad de esta pequeña luna. A lo mejor somos doblemente afortunados.

Referencias:

  • https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2018/ring-rain
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2018/pdf/1632.pdf
  • http://lasp.colorado.edu/~espoclass/ASTR_5835_Fall-2017-Notes/2017-10-10-Zhang2017.pdf



28 Comentarios

  1. “Un Anillo para gobernarlos a todos. Un Anillo para encontrarlos,
    un Anillo para atraerlos a todos y atarlos en las tinieblas.”

    Claro que el anillo único es efímero. Realmente es Precioso. eso convierte a Saturno en mi planeta favorito. Creo que es la maravilla máxima del sistema solar.

  2. Vaya ritmo de entradas paredes que Daniel estuviera frenético por informarnos de todo el paranorama espacial y yo me pregunto cuando una entrada de la sonda Hayabusa o Osiris Rex 🤔

  3. Daniel cuando dices cito: “porque no tuvo lugar dentro del límite de Roche” ¿podrías aclarar ese punto? es decir
    ¿Como una luna puede quedar hecha trizas si no es por las fuerzas de marea?
    ¿Estas sugiriendo que hubo un cataclismo de gran magnitud (colisión entre 2 lunas) para que se produjese la desintegración del cuerpo?

    Es que vamos yo entiendo que una colisión con un asteroide o cometa (o por simple resonancia orbital) la luna pueda caer dentro del limite de Roche (y en consecuencia despedazarse) pero al afirmar que “no tuvo lugar dentro del límite de Roche” me pregunto que tipo de mecanismo hay implicado entonces (y el como se sabe tal cosa)

    Es decir ¿no seria más factible que los distintos anillos pertenecieran a varias lunas o asteroides que paulatinamente fueron pasando el limite de Roche?

    Saludos

    1. Es evidente que ese mecanismo sería el impacto entre lunas del sistema, Si la tierra impactó con otro planeta al comienzo del sistema solar y que eso casi los destroza a ambos, en un sistema de lunas donde las órbitas son más compactas la probabilidad para ese tipo de cataclismos seria mayor, al suceder fuera del límite de roche el material del anillo resultante volvería a formar nuevas lunas rápidamente. Yo solo puedo comprender que un satélite tan pequeño como Encelado aún conserve calor interno si es relativamente joven, y la única forma de que sea joven a estas alturas de la vida del sistema solar es que Encelado sea el resultado de un cataclismo de esas características. Hay un modelo que explica el calor de su océano interior mediante la fricción del agua con la roca en un núcleo muy poroso, pero ¿como de poroso puede ser el núcleo de un cuerpo de 500 kilómetros de diámetro? Yo eso de que sea un montón de arena mojada no lo veo la verdad… ¿Como se mantuvo poroso durante el proceso de formación? El calor debería haber fundido su material rocoso cuando se produjo la acreción de los materiales

    2. Según entiendo, lo que ha querido decir Daniel es:

      FUERA DEL LÍMITE DE ROCHE: Una colisión entre dos cuerpos crea un montón de escombros. Estos escombros pueden caer en otros cuerpos, causando cráteres, pueden seguir en el espacio por su cuenta o pueden reagruparse formando cuerpos de apariencia “joven”. Sea como sea NO se forman anillos (que serían la “prueba” de la colisión)..

      DENTRO DEL LÍMITE DE ROCHE: Una colisión entre dos cuerpos crea un montón de escombros. La fuerza de marea impide a estos cuerpos reagruparse para formar nuevos cuerpos, por lo que los escombros terminando formando un anillo, que resulta la “prueba” de la colisión.

      Saludos

      1. Esto me recuerda un debate que hubo discutiendo la diferencia entre anillo y cinturón… ¿se pueden formar anillos más allá del límite de Roche? Yo creo que sí, que si podríamos llamar anillo a un cinturón de materiales de procedencia catastrófica más allá del límite de Roche, lo que no pueden esos anillos es durar más de unos cientos de años

  4. Cabria pensar entonces que los anillos, no tan espectaculares, de los otros gigantes gaseosos se han formado por los mismos motivos cataclísmicos y desaparecerán también “en breve”.

  5. Off topic. ¿Se sabe ya si New Horizons pasará a 3.500 o a 10.000 Km de Última Thule?, creo recordar que el 16 de Diciembre era la fecha tope para elegir una trayectoria u otra…

    1. La trayectoria actual de la sonda ‘New Horizons’ hacia Última Thule
      llevara a la sonda a sobrevolar el asteroide a una distancia de 3500 km,
      el 1 de enero de 2019,
      esos son los cálculos, eso es lo planeado.

  6. Hemos tenido entonces mucha suerte. Esto contradice lo que se pensaba unos diez años atrás, cuando parecía que los anillos eran tan viejos como el Sistema Solar y podrían durar mucho más.

    Eso dicho, Encelado puede ser joven pero otras lunas cómo Mimas no, por lo craterizadas que están.

  7. ¿Podría ser que Jupiter tuviese anillos más masivos pero sujetos a la misma degradación y estemos viendo los rescoldos de unos anillos similares a los de Saturno?

  8. 100 millones de años tienen y son degenerativos. Podría ser una colisión en la parte exterior a Saturno de 2 asteroides?. Posteriormente en parte capturado por Saturno y que mediante el campo magnético Saturno, ha ido recolocando los materiales en forma de anillos. Si hubiera sido así, tendría que haber asteroides que chocaran contra la tierra y no los hay. Son 70 millones de años o bien 145 millones de años. Quizás 100 millones de años es una cifra aproximada. También pueden estar en órbitas relativamente estables un tiempo y finalmente acabar en la tierra. Los elementos más grandes de los anillos tienen el tamaño de montañas. Ni idea. Todas las hipótesis tienen consecuencias que hay que ir comprobando. Es más rápido opinar que mi voluntad de hacer bien las cosas. Por lo menos he ido a Wikipedia y he leído que hay dudas sobre el origen de los anillos. Pero supongo que antes de soltar cualquier cosa, hay que meditar, leer bastante (si no se ha leído sobre el tema), repensar y entonces soltarlo. Pido disculpas por mi falta de voluntad.

    https://www.nationalgeographic.es/espacio/top-10-impactos-de-asteroides-contra-la-tierra

    1. No se Rafa, yo que la disposición de los anillos se deba a los campos magnéticos no lo veo, tendrá más que ver la gravedad no? Lo que si debe haber tenido la tierra en varios momentos desde su formación son anillos ocasionales

      1. Cierto. Entendí mal el proceso del magnetismo dentro de la vida de los anillos. He vuelto a mirar el vídeo y entiendo que el magnetismo descoloca las partículas de los anillos y hace que la gravedad los atraiga al planeta, deshaciendo el anillo.

  9. Los datos de la Cassini son una mina. Después del gran espectáculo que nos ha dado en directo con sus imágenes, el análisis de sus datos seguro que nos regalará muchas grandes sorpresas como esta. Muchas gracias a Daniel Marín por explicárnoslas tan bien.

    La gran coincidencia del eje de rotación de la atmósfera, de los anillos y de la orientación del campo magnético sólo se ve en Saturno.
    Este planeta tiene un satélite enorne, el único con atmósfera densa en todo el sistema solar, situado en una órbita muy poco excéntrica y en el mismo plano de los anillos.
    Me pregunto si una colisión con Titán está en el origen de los anillos, que se habrían ido acercando a Saturno hasta que este acabe comiéndoselos algún día, tal como el dios que le da nombre hacía con sus hijos.

  10. A la Humanidad le ha tocado la lotería. La Luna que tiene un diámetro de un 400avo del del Sol está justo a una 400ava parte de unidad astronómica y no siempre ha sido así y por eso tenemos eclipses de Sol con corona. Saturno tiene unos anillos poco duraderos justo en la época en que existe la Humanidad. A los Dinosaurios en cambio el fenómeno astronómico que les tocó fue el meteorito.

      1. Quizás no, tal vez entonces la vida inteligente se hubiera desarrollado en Marte y no hubiera dejado que lo hiciera en la Tierra. Así que no hubiera sido bueno para “nosotros”, sino para esos hipotéticos marcianos.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 19 diciembre, 2018
Categoría(s): ✓ Astronomía • Cassini • NASA • Saturno