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.

Fuente:  danielmarin.naukas.com