Reacciones al estudio que plantea que los anillos y la inclinación de Saturno puedan ser producto de una luna desaparecida

Una investigación publicada en Science propone que una antigua luna de Saturno, a la que han llamado Crisálida (Chrysalis en inglés), podría ser la responsable de sus característicos anillos. Según los autores, la luna orbitó alrededor del gigante gaseoso durante miles de millones de años, pero hace unos 160 millones de años, se volvió inestable y se acercó demasiado al planeta, desgajándose por las fuerzas de marea de Saturno y formando los anillos del planeta. Según la investigación, la inclinación actual de Saturno estaría también relacionada con la destrucción de esta luna.

15/09/2022 - 20:00 CEST
 
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Ricardo Hueso - anillos Saturno

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Ricardo Hueso Alonso

Investigador del departamento de Física Aplicada I y del Grupo de Ciencias Planetarias de la Escuela de Ingeniería de Bilbao de la Universidad del País Vasco UPV/EHU

Science Media Centre España

Desde la primera observación de Saturno con un telescopio realizada por Galileo Galilei hace más de 400 años los anillos han sido misteriosos. Galileo no supo identificar qué eran y, décadas más tarde, el astrónomo Giovanni Domenico Cassini identificó huecos en ellos. James Clerk Maxwell, famoso por sus leyes sobre el electromagnetismo, dedicó sus primeros años de investigación a determinar la naturaleza de los anillos, concluyendo que estos estaban formados por una miríada de pequeños cuerpos girando alrededor de Saturno a velocidades determinadas por la gravedad del inmenso planeta, 95 veces más masivo que la Tierra. 
 
La nave Cassini (NASA) exploró el sistema de Saturno entre 2004 y 2017 determinando que los anillos tenían la masa equivalente de uno de los numerosos satélites helados de Saturno, una composición química de hielo de agua y una edad aparente de tan solo unos 100 millones de años de edad. En un sistema solar formado hace 4.500 millones de años esta es una edad muy joven. Pero, ¿cuál es el origen de los anillos y por qué son tan jóvenes? ¿Podrían ser los restos de un satélite de Saturno roto por las fuerzas de marea del planeta? Aunque esta es una propuesta habitual para el origen de los anillos, tradicionalmente ha presentado dificultades a la hora de explicar la edad juvenil de los anillos. 

Otro misterio de Saturno es su eje de rotación, que está inclinado 27º con respecto al eje perpendicular a la eclíptica, que es el plano promedio en el que orbitan los planetas. Esta inclinación es parecida a la del eje de rotación de la Tierra, que está inclinado 23º. Para un planeta tan grande como Saturno resulta muy difícil explicar esta gran inclinación. Sin embargo, el mayor de los satélites de Saturno, la gran luna Titán, tiene una órbita que se aleja del planeta por efecto de frenado por mareas y en este movimiento puede contribuir a aumentar la inclinación del eje de rotación del planeta. En el sistema solar actual el eje de rotación de Saturno experimenta, además, un lento giro como el del eje de una peonza, que no permanece fijo sino que, en el caso de Saturno, gira sobre la dirección perpendicular a la eclíptica. Este movimiento se denomina precesión y tiene un paralelismo en la Tierra, en la que la precesión del eje de rotación ocurre con un periodo de 25.800 años. En Saturno la precesión del eje de rotación tiene un periodo de 1,7 millones de años y esa cifra se acerca de una manera sorprendente a la precesión de la órbita de Neptuno. ¿Están relacionados estos fenómenos? En su artículo en Science, Jack Williams, del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), y colaboradores así lo afirman. 

En una maniobra de billar cósmico, Jack Williams y su equipo investigan si el eje inclinado de Saturno fue causado por la combinación de migración hacia el exterior de Titán y la interacción gravitacional con Neptuno en una resonancia orbital que hoy en día ya no existe. Para explicar que Saturno ya no esté sincronizado con Neptuno proponen que Saturno ha perdido uno de sus satélites, que pudo haber migrado por efectos de mareas hacia el planeta y fue roto por las mareas de Saturno, formando los anillos. El nombre propuesto para este objeto perdido es Chrysalis (Crisálida, en español) y representa el cambio de este mundo tras haberse transformado en los bellos anillos de Saturno. La edad de los anillos verifica correctamente el pequeño desacople actual entre la resonancia orbital de Neptuno y la precesión del eje de rotación de Saturno. Esta teoría constituye una elegante constatación de los complejos efectos de la gravedad en sistemas planetarios y muestra que el sistema solar es un lugar rico y variado sujeto a permanente cambio. 

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ES

Eva Villaver - anillos Saturno

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Eva Villaver

Investigadora del departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

Science Media Centre España

Los anillos de Saturno fueron descubiertos por Galileo, quien los describió como "orejas" y, a medida que hemos obtenido más información sobre ellos, más desconcertante es explicar su origen. En general, este tipo de estructuras se forman a menudo como resultado de los procesos de formación de los cuerpos más grandes en torno a los que orbitan. Los anillos están formados por escombros, rocas más pequeñas que se liberan en los procesos de colapso o que se generan después en colisiones y sobreviven como parte del sistema en forma de discos.  

En el caso de los de Saturno, todas las determinaciones indican que son jóvenes (de hace unos 100 millones de años) lo cual resulta difícil de explicar, igual que es difícil de entender por qué el planeta tiene ese ángulo de inclinación o el origen de la excentricidad –lo que se aleja la órbita de ser circular– de la luna Titán. Los autores sugieren un mecanismo que puede explicar todos los fenómenos a la vez: la edad de los anillos, la órbita de Titán y el ángulo de inclinación del planeta. Lo hacen a partir de simulaciones por ordenador que es la única manera que tenemos de determinar cómo se mueven varios cuerpos a la vez bajo su influencia mutua.  

Estas simulaciones incluyen una medida más precisa del campo gravitatorio exterior de Saturno, determinado con la nave espacial Cassini, que permite ajustar mejor los modelos de la estructura interior del planeta y acotar las posibilidades de evolución del sistema, descartando modelos que se habían propuesto anteriormente para explicar la formación de los anillos como parte de la influencia gravitatoria que ejerce Neptuno. La propuesta es sencilla: la destrucción de una luna y permite explicar la edad de los anillos, la órbita de Titán y el ángulo de inclinación del planeta a la vez. 

No declara conflicto de interés
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Santiago Pérez-Hoyos - anillos Saturno

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Santiago Pérez-Hoyos

Investigador del departamento de Física Aplicada y del Grupo de Ciencias Planetarias de la Escuela de Ingeniería de Bilbao de la Universidad del País Vasco UPV/EHU

Science Media Centre España

Los anillos de Saturno son, sin duda, una de las estructuras más llamativas del sistema solar. Conocidos desde las primeras observaciones telescópicas del siglo XVII, constituyen el sistema de anillos más desarrollado y espectacular que conocemos. Sin embargo, aún persisten numerosas incógnitas sobre cómo, cuándo y por qué se formaron. Gracias principalmente a la misión Cassini, que orbitó el planeta entre 2004 y 2017, existe un cierto consenso actualmente en que los anillos son jóvenes en términos astronómicos, habiéndose formado hace "solo" unos 100 millones de años. El trabajo de Wisdom y colaboradores ofrece una explicación plausible de cómo esta formación pudo tener lugar. 

Según este trabajo, Saturno pudo tener en el pasado una luna, a la que bautizan como Chrysalis, que durante su evolución orbital pudo dar lugar tanto a los anillos como a otras peculiaridades orbitales, tales como la inclinación de la órbita del planeta, muy similar a la de la Tierra. Este modelo parece encajar muy elegantemente con las variaciones orbitales de otros satélites como Titán y con las interacciones gravitatorias que todo el sistema de Saturno establece con el cercano Neptuno. También las estimaciones de masa encajan con la idea que tenemos del cuerpo que, al desgajarse, pudo formar los anillos. Además, la idea de que un planeta que hoy día cuenta con más de ochenta lunas conocidas pueda haber tenido algún satélite más o menos no resulta en absoluto descabellada. 

En todo caso, aunque esta hipótesis es aparentemente firme y resiste un primer análisis detallado, será necesario continuar estudiando tanto los anillos de Saturno como las complicadas interacciones gravitacionales que se establecen entre ellos, el planeta, sus numerosos satélites y los planetas vecinos. Desgraciadamente, no contaremos en un futuro cercano con una misión espacial que pueda analizar este problema in situ y tendremos que conformarnos con las observaciones desde los observatorios astronómicos y con los cálculos numéricos como los que presenta este estudio. 

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Publicaciones
Loss of a satellite could explain Saturn’s obliquity and young rings
  • Artículo de investigación
  • Revisado por pares
Revista
Science
Fecha de publicación
Autores

Jack Wisdom et al. 

Tipo de estudio:
  • Artículo de investigación
  • Revisado por pares
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