Una breve historia astron¨®mica de los sorprendentes anillos de Saturno

Muchos sue?an con lo que har¨ªan si tuvieran una m¨¢quina del tiempo. Algunos viajar¨ªan cien millones de a?os hacia atr¨¢s en el tiempo, cuando los dinosaurios deambulaban por la Tierra. Pero no muchos pensar¨ªan en llevarse un telescopio y, en caso de hacerlo, en observar Saturno y sus anillos.

Si nuestro astr¨®nomo viajero en el tiempo ser¨ªa capaz o no de observar los anillos de Saturno es discutible. ?Existieron los anillos, de una forma u otra, desde los inicios del sistema solar hace 4.600 millones de a?os o son un a?adido reciente? ?Se hab¨ªan formado siquiera los anillos cuando el asteroide Chicxulub acab¨® con los dinosaurios?

Soy un cient¨ªfico espacial apasionado por la ense?anza de la f¨ªsica y la astronom¨ªa, y los anillos de Saturno siempre me han fascinado porque cuentan la historia de c¨®mo los ojos de la humanidad se abrieron a las maravillas de nuestro sistema solar y nuestro cosmos.

Nuestra visi¨®n de Saturno evoluciona

Cuando Galileo observ¨® Saturno por primera vez con su telescopio en 1610, todav¨ªa disfrutaba de su fama por el descubrimiento de las cuatro lunas de J¨²piter. Pero Saturno le dej¨® perplejo. Cuando observ¨® el planeta con su telescopio, en un primer momento le pareci¨® un planeta con dos lunas muy grandes, despu¨¦s un planeta solitario y por fin, en 1616, a trav¨¦s de un telescopio m¨¢s moderno, un planeta con brazos o asas.

Cuatro d¨¦cadas m¨¢s tarde, Giovanni Cassini insinu¨® por primera vez que Saturno era un planeta con anillos, y que lo que Galileo hab¨ªa visto eran diferentes perspectivas de dichos anillos. Debido a los 27 grados de inclinaci¨®n del eje de rotaci¨®n del planeta con respecto al plano de su ¨®rbita, los anillos parecen inclinarse hacia la Tierra y alejarse de ella con el ciclo de 29 a?os que tarda Saturno en completar su ¨®rbita alrededor del Sol, lo cual da a la humanidad una visi¨®n en continuo cambio de los anillos.

Pero, ?de qu¨¦ estaban hechos los anillos? ?Eran discos s¨®lidos como insinuaban algunos? ?O estaban hechos de part¨ªculas m¨¢s peque?as? A medida que se fue haciendo evidente la estructura de los anillos y se fueron descubriendo m¨¢s espacios, y a medida que se observaba el movimiento de los anillos alrededor de Saturno, los astr¨®nomos cayeron en la cuenta de que los anillos no eran s¨®lidos, y de que quiz¨¢ estaban compuestos por un gran n¨²mero de sat¨¦lites o peque?as lunas. Al mismo tiempo, los c¨¢lculos del grosor de los anillos pasaron de los 482,80 kil¨®metros de Sir William Herschel en 1789, al c¨¢lculo mucho m¨¢s preciso de menos de 3,21 kil¨®metros de Audouin Dollfus en 1966.?

El conocimiento de los anillos por parte de los astr¨®nomos cambi¨® dr¨¢sticamente con la Pioneer 11 y las misiones gemelas Voyager a Saturno. La ahora famosa fotograf¨ªa de los anillos de la Voyager, iluminados desde atr¨¢s por el Sol, mostr¨® por primera vez que lo que parec¨ªan los extensos anillos A, B y C en realidad comprend¨ªan millones de anillos m¨¢s peque?os.?

La misi¨®n Cassini a Saturno, tras pasar m¨¢s de una d¨¦cada orbitando alrededor del gigante anillado, dio a los cient¨ªficos planetarios im¨¢genes a¨²n m¨¢s espectaculares y sorprendentes. El majestuoso sistema de anillos de Saturno tiene entre 10 metros y un kil¨®metro de espesor. La masa combinada de sus part¨ªculas, que son 99,8% hielo y la mayor parte de las cuales miden menos de un metro, es de alrededor de 16.000 billones de toneladas, menos del 0,02% de la masa de la luna terrestre y menos de la mitad de la masa de la luna Mimas de Saturno. Esto ha llevado a algunos cient¨ªficos a plantearse si los anillos son resultado de la fractura de una de las lunas de Saturno o de la captura y fractura de un cometa errante.

Los anillos din¨¢micos

En los cuatro siglos transcurridos desde la invenci¨®n del telescopio, tambi¨¦n se han descubierto anillos alrededor de J¨²piter, Urano y Neptuno, los planetas gigantes de nuestro sistema solar. Eduard Roche, un astr¨®nomo franc¨¦s, propuso por primera vez en 1849 la raz¨®n por la cual los planetas gigantes est¨¢n adornados con anillos y la Tierra y los otros planetas rocosos, no.

Una luna y su planeta se encuentran en permanente danza gravitatoria. La luna terrestre, al ejercer su atracci¨®n en los lados opuestos de la Tierra, provoca las mareas oce¨¢nicas. Las fuerzas de las mareas tambi¨¦n afectan a las lunas planetarias. Si una luna se aventura demasiado cerca de un planeta, estas fuerzas pueden superar el ¡°pegamento¡± gravitatorio que mantiene la luna compacta y hacerla pedazos. Esto hace que la luna estalle y se disemine por su ¨®rbita original, formando un anillo.

El l¨ªmite de Roche, la distancia m¨ªnima de seguridad de una ¨®rbita lunar, es de aproximadamente 2,5 veces el radio del planeta desde su centro. En el caso del enorme Saturno, esto equivale a una distancia de 87.000 kil¨®metros por encima de sus capas de nubes y coincide con la localizaci¨®n del anillo exterior F de Saturno. En el caso de la Tierra, esta distancia es de menos de 10.000 kil¨®metros por encima de su superficie. Un asteroide o cometa tendr¨ªa que aventurarse muy cerca de la Tierra para ser destrozado por las fuerzas de la marea y formar un anillo alrededor de la Tierra. Nuestra propia Luna se encuentra a unos muy seguros 380.000 kil¨®metros de distancia.

La delgadez de los anillos planetarios es producto de su naturaleza en constante cambio. Una part¨ªcula de un anillo cuya ¨®rbita est¨¢ desviada con respecto al resto del anillo colisionar¨¢ con el tiempo con otras part¨ªculas del anillo. Al hacerlo, perder¨¢ energ¨ªa y se asentar¨¢ en el plano del anillo. Con el paso de millones de a?os, todas esas part¨ªculas errantes o caen al vac¨ªo o se ponen en fila, y solo dejan el delgad¨ªsimo sistema de anillos que observamos hoy.

A medida que se fue haciendo evidente la estructura de los anillos y se fueron descubriendo m¨¢s espacios, y a medida que se observaba el movimiento de los anillos alrededor de Saturno, los astr¨®nomos cayeron en la cuenta de que los anillos no eran s¨®lidos, y de que quiz¨¢ estaban compuestos por un gran n¨²mero de sat¨¦lites o peque?as lunas

Durante el ¨²ltimo a?o de su misi¨®n, la nave Cassini buce¨® repetidamente a trav¨¦s del vac¨ªo de 7.000 kil¨®metros entre las nubes de Saturno y sus anillos internos. Estas observaciones sin precedentes dejaron un hecho muy claro: los anillos est¨¢n en permanente cambio. Las part¨ªculas individuales de los anillos se empujan unas a otras continuamente. Hay part¨ªculas del anillo lloviendo constantemente sobre Saturno.

Las lunas pastoras Pan, Daphnis, Atlas, Pandora y Prometheus, que miden entre ocho y 130 kil¨®metros de di¨¢metro, literalmente pastorean las part¨ªculas de los anillos, y las mantienen en sus ¨®rbitas actuales. Olas de densidad, causadas por el movimiento de lunas pastoras en los anillos, se empujan y reconfiguran los anillos. A partir de las part¨ªculas de los anillos que se fusionan, se forman peque?os sat¨¦lites. Todo esto da a entender que los anillos son ef¨ªmeros. Cada segundo, hasta 40 toneladas de hielo de los anillos llueven sobre la atm¨®sfera de Saturno. Eso significa que los anillos solo pueden durar entre varias decenas y varios cientos de millones de a?os.

?Podr¨ªa un astr¨®nomo que viajara en el tiempo haber visto los anillos hace 100 millones de a?os? Un indicador de la edad de los anillos es el polvo. Los objetos expuestos durante largos periodos de tiempo al polvo que permea nuestro sistema solar se vuelven m¨¢s polvorientos y oscuros.

Los anillos de Saturno son extremadamente brillantes y no tienen polvo, lo que parece indicar que se formaron en alg¨²n momento hace entre 10 y 100 millones de a?os, si el conocimiento de los astr¨®nomos de c¨®mo las part¨ªculas de hielo atrapan el polvo es correcta. Una cosa es segura. Los anillos que habr¨ªa visto nuestro astronauta viajando en el tiempo habr¨ªan tenido un aspecto muy diferente del que tienen hoy.

Vahe Peroomian es profesor asociado de F¨ªsica y Astronom¨ªa, Universidad de California del Sur ¨C Facultad de Letras, Artes y Ciencias Dornsife.

Este art¨ªculo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Traducci¨®n de NewsClips.