Saturno no siempre ha tenido anillos

Una de las últimas misiones de la nave espacial Cassini de la NASA (la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio estadounidense) antes de su muerte en la atmósfera de hidrógeno y helio de Saturno fue volar alrededor del planeta y sus anillos y dejar que la arrastraran. Fue así como Cassini, en sus últimos suspiros, acabó ejerciendo esencialmente como una sonda de gravedad.

Ahora, las precisas mediciones que obtuvo en su trayectoria final han permitido a los investigadores realizar la primera estimación de la cantidad de material de los famosos anillos del planeta, pesándolos en función de la fuerza de su empuje gravitacional. Los datos obtenidos desvelan que los anillos son relativamente recientes. Todo apunta a que estos se originaron hace menos de 100 millones de años y quizás tan solo hace unos 10 millones de años.

Estos cálculos sobre la edad de estos cuerpos celestes, liderados por Philip Nicholson, de Cornell University e Iess, se construyeron sobre una conexión que los científicos habían hecho previamente entre la masa de los anillos y su edad. La masa inferior apunta a una edad más temprana, porque los anillos están inicialmente hechos de hielo y son brillantes, pero con el tiempo se contaminan y se oscurecen con los desechos interplanetarios.

Los anillos de la discordia

Su corta edad aplaca una larga discusión entre los científicos planetarios. Algunos pensaron que los anillos se formaron junto al planeta hace 4.500 millones de años a partir de restos de hielo que permanecen en órbita después de la formación del sistema solar. Otros pensaron que los anillos eran muy jóvenes y que Saturno, en algún momento, capturó un objeto del cinturón de Kuiper o un cometa y lo redujo gradualmente a escombros en órbita.

La nueva estimación de masa se basa en una medida de cuánto se desvió la trayectoria de vuelo de Cassini por la gravedad de los anillos cuando la nave espacial voló entre el planeta y los anillos en su conjunto final de órbitas en septiembre de 2017.

Inicialmente la deflexión no coincidía con las predicciones basadas en modelos del planeta y los anillos. Solo cuando el equipo tuvo en cuenta los vientos muy profundos en la atmósfera de Saturno, algo imposible de observar desde el espacio, tuvieron sentido las mediciones, permitiéndoles calcular la masa de los anillos.

Descubrimiento sorprendente

"El descubrimiento de capas profundamente rotativas es una revelación sorprendente sobre la estructura interna del planeta", subraya la científica del proyecto Cassini Linda Spilker, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California (Estados Unidos). "La pregunta es qué hace que la parte de la atmósfera que gira más rápidamente se hunda tanto y qué nos dice eso sobre el interior de Saturno", plantea.

Militzer también pudo calcular que el núcleo rocoso del planeta debe tener entre 15 y 18 veces la masa de la Tierra, que es similar a las estimaciones anteriores. El equipo, dirigido por Luciano Iess en la Universidad Sapienza de Roma, en Italia, informa sobre sus resultados en un artículo publicado este jueves en la revista 'Science'.

¿Cometa helado?

Las estimaciones anteriores de la masa de los anillos de Saturno (entre la mitad y un tercio de la masa de Mimas) provinieron del estudio de las ondas de densidad que viajan alrededor de los anillos rocosos y helados. Estas ondas son causadas por los 62 satélites del planeta, incluido Mimas, que crea la llamada división Cassini entre los dos anillos más grandes, A y B. Mimas es lisa y redonda, de 246 kilómetros de diámetro.

"La gente no confiaba en las mediciones de onda porque podría haber partículas en los anillos que son masivas, pero no participan en las ondas. Siempre sospechamos que había una masa oculta que no podíamos ver en las olas", explica Militzer. Afortunadamente, cuando Cassini se acercó al final de su vida útil, la NASA la programó para realizar 22 inmersiones entre el planeta y los anillos para sondear el campo de gravedad de Saturno.

Los radiotelescopios localizados en la Tierra midieron la velocidad de la nave espacial a una fracción de milímetro por segundo. El nuevo valor de la masa de los anillos está en el rango de estimaciones anteriores y permite a los investigadores determinar su edad, según subrayan los autores de este análisis.

"Estas mediciones solo fueron posibles porque Cassini voló muy cerca de la superficie en sus últimas horas --dice Militzer--. Fue una forma clásica y espectacular de terminar la misión", concluye.