De todos los anillos del Sistema Solar, los de Saturno son, sin duda, los más espectaculares.
A diferencia de los delgados círculos de polvo y roca que rodean a Júpiter, Urano, Neptuno e incluso un planeta enano del Cinturón de Kuiper llamado Haumea, Saturno multicolor El sistema de anillos es una cosa gloriosamente extensa. Salpicado con pequeñas lunas que esculpen sus bordes, es una estructura compleja, con cada uno de sus siete anillos moviéndose a diferentes velocidades.
Curiosamente, el mismo disco por el que Saturn es famoso parece ser sorprendentemente joven. La evidencia sugiere que el sistema de anillos tiene solo 100 millones de años, más o menos (y más evidencia sugiere que desaparecerán en menos de 100 millones de años a partir de ahora).
Es difícil explicar por qué los anillos aparecieron tanto tiempo después de que se formara el resto del Sistema Solar. que ha llevado a algunos científicos cuestionar si la interpretación de esa evidencia es correcta.
Ahora, como resultado de una investigación sobre algunas de las otras peculiaridades de Saturno, un equipo ha dado con una respuesta plausible. Si los anillos de Saturno están hechos de una luna pulverizada, podría explicar no solo su reciente adquisición de discos de polvo, sino también otras dos características extrañas del planeta anillado: su inclinación axial y la extraña, Órbita en rápida expansión de su luna más grande, Titán
Cada planeta del Sistema Solar tiene una inclinación axial, que es el ángulo entre el eje de rotación y el plano orbital. Cada uno resulta ser diferente, también. Saturno registra 26,7 grados, que es similar a la inclinación de la Tierra, Marte y Neptuno. Sin embargo, la inclinación del gigante gaseoso solo se está volviendo más extrema, lo que los científicos han atribuido a La migración hacia el exterior de Titán.
De acuerdo a investigación previa, una cadena de interacciones gravitatorias desde Saturno hasta Titán y Neptuno ha tenido una influencia significativa en la inclinación del mundo anillado. La velocidad a la que Saturno se tambalea sobre su eje de rotación (precesión de rotación) está muy cerca de la velocidad a la que se tambalea toda la órbita de Neptuno (precesión orbital), un fenómeno conocido como resonancia, lo que sugiere una relación.
Esta investigación previa encontró que, contrariamente a estudios anteriores, estos peldaños gravitacionales se habrían unido hace relativamente poco tiempo, dado que Titán se está alejando de Saturno demasiado rápido para que hayan surgido en el Sistema Solar primitivo.
Sin embargo, el nuevo trabajo, realizado por un equipo dirigido por el astrónomo Jack Wisdom del Instituto Tecnológico de Massachusetts, encontró algo extraño. Utilizaron datos gravitacionales de la nave espacial Cassini de la NASA y un modelo de la estructura interior del planeta para ver si Saturno todavía está en resonancia con Neptuno. ¿La respuesta? No exactamente.
Eso fue curioso, por lo que cavaron más profundo para tratar de averiguar por qué. Si la órbita de Titán estaba migrando primero hacia el exterior como se esperaba, pero luego cambió inesperadamente, eso podría haber empujado a Saturno hacia adentro y lo sacó de la resonancia, lo que resultó en la resonancia actual con Neptuno.
El próximo paso sería descubrir qué pudo haber cambiado la órbita de Titán de manera tan dramática. Bueno, hay algo que sabemos que Saturno tiene muchísimo: lunas.
Corrientemente, a la cuenta de 82 (incluyendo algunos aún por confirmar), tiene el mayor número conocido de lunas en el Sistema Solar. Si Saturno tuviera un satélite adicional que se desestabilizó, eso podría haber alterado la precesión del planeta y haberlo ayudado a escapar de su resonancia con Neptuno.
El equipo realizó cientos de simulaciones, cada una con condiciones iniciales ligeramente diferentes, del sistema de Saturno, incluida esta luna hipotética, llamada Chrysalis. Y descubrieron que este escenario lo explicaba perfectamente: la inclinación axial, la órbita de Titán e incluso los anillos bebés de Saturno.
Específicamente, propone el escenario, la presencia de Chrysalis podría haber causado que Saturno se inclinara en un grado mayor de lo que vemos actualmente, alrededor de 36 grados, a través de una resonancia con Neptuno. Durante este tiempo, habría tenido interacciones gravitatorias con Titán.
Luego, hace unos 160 millones de años, la órbita de Chrysalis se desestabilizó. Esto hizo que virara demasiado cerca de Saturno, cuya gravedad atraía la luna aparte.
A partir de sus simulaciones, los investigadores estiman que alrededor del 99 por ciento de Chrysalis terminó chocando contra Saturno, pero quedó suficiente material suspendido en órbita para formar los anillos del planeta.
Si el luna estaba helada, como algunas lunas del Sistema Solar, esto podría haber producido la abundancia de hielo observada en los anillos de Saturno hoy.
Este violento encuentro también podría haber empujado a Saturno fuera de resonancia, disminuyendo su inclinación axial. Sin embargo, de las 390 simulaciones, solo 17 produjeron las condiciones en las que se formaron los anillos de Saturno.
Entonces, como la astrónoma de la Universidad de Cornell Maryame El Moutamid explica en un comentario sobre el nuevo estudio, mientras que la interrupción de Chrysalis es posible y plausible, aunque es probable que haya sido una ocurrencia rara y única. Es poco probable que veamos otro evento similar en el corto plazo.
“Nos proponemos,” los investigadores escriben en su artículo“que Saturno una vez tuvo un satélite adicional, Chrysalis; que el sistema estuvo previamente en la resonancia de precesión de espín-órbita con Neptuno; que la oblicuidad de Saturno aumentó a medida que cambió la tasa de precesión debido a la migración de Titán; que escapó de la resonancia de precesión porque de una inestabilidad de la órbita de Chrysalis; y que un encuentro cercano de este supuesto satélite con Saturno condujo a la formación de sus anillos”.
“Es una historia bastante buena”, dice Sabiduría, “pero como cualquier otro resultado, tendrá que ser examinado por otros”.
Sin embargo, explica cosas que hasta ahora han sido difíciles de entender. Las investigaciones futuras sobre el sistema fascinantemente complejo de Saturno y otros sistemas con anillos podrían ayudar a determinar la velocidad a la que se espera que ocurran eventos como la destrucción de Chrysalis.
La investigación ha sido publicada en Ciencias.