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El misterio de la formación  de los Anillos de Saturno

Creada12-02-2019
Modificada12-02-2019
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Octubre3

Reseña del Documental Dentro de los Anillos de Saturno de la serie Desmontando el Cosmos

Dentro de los Anillos de Saturno

Documental de la serie Desmontando el Cosmos (T3, E4, 2018), donde se describen los Anillos de Saturno y se plantea que no existen desde el origen del Sistema Solar sino sólo desde hace unos 100 Millones de años.

Es el Segundo planeta más grande del Sistema Solar, pero el más llamativo al tener los brillantes anillos, más espectaculares que cualquier otro objeto del Sistema Solar.

Se extienden a lo largo de 280.000 Km y tienen un grosor muy fino, apenas 10 metros. Está formado por billones de minúsculos fragmentos de polvo y hielo. Y el hielo resplandece con un brillo inusual.

Durante mucho tiempo los científicos han pensado que Saturno nació hace 4'5 Ga (Giga·años=Miles de Millones de años), en el origen del Sistema Solar, ya adornado con esos anillos pero nuevos descubrimientos parecen sugerir que éstos existen desde hace sólo unos pocos millones de años.

El Deslumbrante Brillo de los Anillos

Saturno a Contraluz del Sol

La Sonda Cassini llegó allí en 2.004 y se situó en órbita alrededor de Saturno. Desde entonces lo ha observado y ha sacado espectaculares fotografías del planeta y sus anillos.

También dispone de un colector para recoger partículas de polvo que se encuentren orbitando el planeta y ha realizado un descubrimiento sorprendente: Existe alrededor de Saturno 10 veces más polvo del que se esperaba.

Con esta cantidad de polvo es previsible que éste haya impactado con las partículas de hielo de los anillos y los haya recubierto, reduciendo su brillo.

Pero el hielo de los anillos parece estar prístino, blanco y resplandeciente, como si acabara de formarse.

Las Lunas de Saturno

Saturno tiene 62 lunas, la mayoría muy pequeñas, la más grande de todas es Titán.

Lo más seguro, según los científicos, es que las lunas mayores tuvieran un origen parecido al de los planetas del Sistema Solar, formándose hace 4'5 Ga en la nebulosa de gas y polvo de la que nació Saturno. Y es bastante seguro que entre ellas se produjeran colisiones.

El Geólogo Planetario Erik Asphaug ha programado una simulación virtual en la que ha reproducido la colisión de dos lunas de Hielo. De resultas de la colisión las dos lunas se rompen, sus fragmentos rebotan, se alejan y vuelven atraerse para volver a chocar varias veces antes de fundirse en un único objeto. En las colisiones, especialmente en la primera, gran cantidad de fragmentos salen despedidos al espacio y quedan orbitando a las dos lunas, pero algunos fragmentos que han sido disparados más rápido acaban escapando de su propia fuerza gravitatoria y se convierten en satélites de Saturno.

Él cree que así se formaron la mayor parte de las lunas pequeñas de Saturno.

Pan, luna de SaturnoLa mayoría son esféricas, pero hay una, Pan, que mantiene una extraña forma. Parece un Ravioli, grueso por el centro y con los lados aplastados.

Tiene 28 Km de diámetro y orbita Saturno por el hueco interior, de 325 Km, que hay entre dos de los cientos de anillos de Saturno.

Ese hueco se ha formado por la presencia y la circulación de Pan que ha absorbido las partículas de polvo de los anillos más cercanos.

La Persistencia de los Anillos

Según pensaban los físicos, dentro de los anillos los fragmentos de hielo deberían unirse gravitatoriamente y formarse fragmentos más grandes hasta absorber gran cantidad de hielo y convertirse en lunas. Pero las observaciones más recientes han mostrado que no es tan fácil como parece.

El astrofísico Jürgen Blum, en la Universidad de Bremen, estudia la forma en que los fragmentos de hielo pueden unirse en la ingravidez. Para simular la ingravidez recurre a una torre de 150 metros de altura en la que hay un túnel vertical. Desde la base de la torre se lanza una cápsula hacia arriba, a una velocidad tal que llegue cerca del extremo pero sin chocar con el techo. La cápsula tarda 4'5 segundos en subir y otros tantos en caer. Al llegar al fondo frena bruscamente en el interior de una piscina de poliestireno. Como el túnel ha sido vaciado de aire, no hay resistencia y la velocidad de la cápsula varía igual que si estuviera en caída libre. En el interior de la cápsula son nueve segundos sometidos a total ingravidez.

Blum ha introducido fragmentos de hielo en la cápsula y ha filmado cómo se comportan en la ingravidez. Los fragmentos de hielo que chocan despacio se unen entre sí. Los que chocan demasiado rápido rebotan y rompen las agrupaciones que se hayan podido formar.

Es una pena, pero este experimento se podría realizar mucho mejor en la Estación Espacial Internacional, ya que no estaría limitada a sólo 9 segundos. Supongo que Blum lo habrá solicitado pero son tantas las propuestas de experimentos que en la NASA habrán preferido otros experimentos, quizás tan interesantes como el de Blum. 

En los anillos de Saturno hay billones de fragmentos de hielo circulando, pero según a la distancia que estén del planeta lo harán más rápido o más despacio. Cada fragmento de hielo está adelantando a todos los que estén por fuera de su órbita, mientras que los que circulan por dentro van más rápido y le están adelantando.

Se producen colisiones y de ellas se empiezan a formar agrupaciones más grandes, pero al ser más grandes sufren más colisiones, por un lado por delante y por el opuesto por detrás, por lo que empiezan a rotar cada vez más rápido y al llegar a una cierta velocidad la fuerza centrífuga las disgrega en fragmentos más pequeños.

La Desaparición de los Anillos

James O'Donoghue estudia el planeta Saturno pero lo hace en la banda invisible de Infrarrojos.

Ha detectado que cerca de los polos hay dos bandas más calientes que el resto de la atmósfera. Cree que es debido a que por ahí es por donde los anillos están siendo devorados por el planeta.

Las partículas de Hielo de los anillos reciben la luz solar y algunas partículas pueden ionizarse. Al hacerlo, el campo magnético de Saturno las arrastra hasta caer en la atmósfera. Ha calculado que cada día desaparecen de los anillos el equivalente a 17 piscinas olímpicas. De seguir este ritmo los anillos podrían desaparecer en menos de 100 Ma.

A no ser que haya algo que los reponga.

El Creador de Anillos

Uno de los anillos más externos es el Anillo E. Es muy tenue, pero ha dado una importante pista sobre cómo se han podido formar algunos anillos.

En esa zona orbita la luna Encélado, de unos 500 Km de diámetro.

Los Géiseres de Encélado, SaturnoLa sonda Cassini pudo sacarle unas fotografías a contraluz del Sol y en ellas se puede apreciar cómo desde el polo Sur surgen unas nubes de gas blanco. Las imágenes mostraron lo que parecían ser partículas de Hielo que surge de unos géiseres que hay cerca del polo sur y que salen disparados a 360 m/s, más rápido que la velocidad de escape de Encélado. Esas partículas de Hielo quedan orbitando Saturno formando el anillo E.

La Sonda Cassini ha pasado por los chorros y capturado algunas partículas que ha analizado mediante un espectrómetro. Por desgracia la Cassini no puede determinar los componentes, pero el Científico Planetario Frank Postberg ha realizado varias pruebas analizando el espectro de distintas soluciones de sales disueltas en agua y ha conseguido averiguar que la mayor parte de esas sales son compuestos de Sodio y Cloro, sal común, con otras varias sales y minerales disueltos.

Frank ha llegado a la conclusión de que bajo una gruesa capa de Hielo, en Encélado existe un océano de agua salada.

Un Océano Tropical bajo el Hielo

Pero algo que el espectrómetro del Cassini ha mostrado nos ofrece un dato bastante sorprendente. Entre las partículas descubiertas hay gran cantidad de Silicio.

El Silicio es un mineral que se puede disolver en agua, pero no en agua fría, sino caliente. El hecho de encontrar Silicio entre el Hielo surgido de los mares internos de Encélado indica que existe una fuente de calor en su interior. Ese calor es producido por la fuerza de las mareas.

Por desgracia, el documental no explica con claridad este proceso, tal como se da en Encélado, y puede dar lugar a confusión.

La rotación de Encélado coincide con su órbita, por lo que no se producen mareas provocadas por Saturno.

La órbita es casi circular, por lo que tampoco se produce un efecto de amasamiento por gradiente gravitatorio.

La única fuerza que parece afectar de forma variable y periódica a Encélado es que está en resonancia orbital de 2 a 1 con otra luna, Dione, y cada vez que pasan cerca la una de la otra producen un leve efecto marea que es el que genera el calor interno de Encélado.

Esto hace que el interior de Encélado sea 'amasado' en cada órbita, e igual que una goma se calienta si la doblamos repetidas veces, en el interior de Encélado se produce una cierta cantidad de calor.

Ese mecanismo de amasamiento es el que permite que bajo una capa de Hielo de muchos Km de grosor exista un océano de agua caliente con gran cantidad de sales e incluso Silicio que surge del núcleo mineral de Encélado.

La Luna con Dos Caras

Más allá del sistema de anillos de Saturno orbita la luna Japeto. Desde que fue descubierta, los astrónomos observaron con sorpresa que siempre que lo veían estaba a la derecha de Saturno. Cuando debería estar por la izquierda era invisible.

Con más modernos y mejores telescopios pudieron localizarlo también por la izquierda, pero era cinco veces más oscuro que cuando iba por la derecha. Dedujeron que Japeto tenía dos caras, una más brillante que la otra.

Japeto, Saturno, la luna con dos carasLas sondas enviadas a Saturno pudieron fotografiarlo por fin de cerca y confirmaron que, efectivamente, tenía dos hemisferios con muy distinto brillo.

Se ha propuesto la teoría de que a la distancia a la que orbita Japeto existe un anillo invisible compuesto de polvo. Conforme Japeto sigue su órbita va interceptando el polvo, siempre por la misma cara, de ahí que uno de los hemisferios sea mucho más oscuro que el otro.

Para confirmar su teoría ha examinado la zona con telescopios de infrarrojos y ha comprobado que así es.

El anillo invisible es, con mucho, el más grande de todos, y si los anillos de Saturno son por fin absorbidos por el planeta y llegan a desaparecer dentro de 100 Ma, el anillo oscuro seguirá existiendo aún cientos de millones de años más tarde.

Ver Ficha de Dentro de los Anillos de Saturno de la serie Desmontando el Cosmos

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