Saturno puede deber su sistema de anillos de barrido y su inclinación distintiva a la muerte de una luna antigua llamada Chrysalis, según los resultados de un nuevo estudio.
El gigante gaseoso Saturno es una de las vistas más espectaculares de nuestro sistema solar. Sin embargo, a pesar de haber sido el objetivo de múltiples misiones ambiciosas en el pasado, quedan preguntas importantes sobre cómo el icónico planeta obtuvo su impresionante sistema de anillos y exactamente por qué orbita con una inclinación de 26,7 grados con respecto a su plano orbital.
Los astrónomos han creído durante un tiempo que el ángulo alegre de Saturno fue el resultado de una interacción gravitatoria entre el gigante gaseoso, sus 83 lunas y el tirón que ejerce sobre él el planeta Neptuno. La relación con este último se estableció cuando los astrónomos se dieron cuenta de que el movimiento similar a un trompo de Saturno coincidía extremadamente bien con la cadencia orbital de Neptuno.
En otras palabras, se pensaba que los dos planetas masivos compartían una fuerte asociación gravitacional, también conocida como resonancia.
Los datos recopilados por la nave espacial Cassini, que exploró el sistema de Saturno entre junio de 2004 y septiembre de 2017, informaron aún más sobre la relación, al revelar que la enorme luna Titán se alejaba de Saturno a una velocidad sorprendente de 11 cm por año.
Esto llevó a algunos científicos a sugerir que la influencia gravitacional y el movimiento hacia el exterior de este satélite natural, que es significativamente más grande que la luna de la Tierra, probablemente era responsable de mantener la resonancia orbital entre Saturno y Neptuno.
Sin embargo, esta teoría se basó en una característica importante y en gran medida indefinida de Saturno: su «momento de inercia». Este es esencialmente el término utilizado para describir la distribución de la masa dentro de un cuerpo celeste.
El momento de inercia es un factor importante para los astrónomos que buscan comprender las propiedades orbitales de un mundo, ya que la distribución y la densidad de masa en el interior de un planeta pueden tener una influencia significativa en su inclinación. Por lo tanto, si los científicos no tienen una buena comprensión del momento de inercia, se vuelve más difícil determinar con precisión cuál es la historia de ese planeta cuando, por ejemplo, se utilizan modelos informáticos.
El legado de Cassini
Ahora, un equipo de investigadores ahora han utilizado los datos de Cassini de la parte final de su misión, conocida como ‘Gran Final’, para refinar el momento de inercia de Saturno y descubrieron que se encuentra fuera del rango necesario para mantener una resonancia orbital con Neptuno.
Durante el ‘Gran Final’, se ordenó a Cassini que realizara una serie de audaces inmersiones entre la superficie de las nubes de Saturno y sus anillos más internos. Se realizaron un total de 22 inmersiones, durante las cuales la nave espacial recopiló datos sobre la estructura interna de Saturno y la distribución de masa en ella.
El equipo utilizó modelos informáticos para crear un mapa de la distribución de masa de Saturno que encajaba con las medidas gravitatorias del mundo real de Cassini. Si bien estuvo cerca, los hallazgos del equipo revelaron que la atracción de Titán no es suficiente para mantener la resonancia gravitacional entre Saturno y Neptuno. Sin embargo, a juzgar por la inclinación actual de Saturno, el equipo cree que hubo una resonancia que duró miles de millones de años en el pasado y que posteriormente se rompió.
Para desentrañar el misterio, el equipo comenzó a ejecutar simulaciones por computadora que esencialmente hicieron retroceder el reloj en la evolución planetaria de Saturno en un intento por descubrir inestabilidades gravitacionales que podrían explicar la ruptura con Neptuno.
Después de ejecutar numerosas simulaciones, el equipo llegó a la conclusión de que Saturno una vez albergó al menos un satélite importante más del tamaño de la luna Iapetus, que tiene un diámetro actual de 457 millas (736 km).
La muerte de una luna
Según los resultados del estudio, publicados en la revista Science, la influencia gravitacional de esta luna muerta hace mucho tiempo habría mantenido la frágil resonancia entre Saturno y Neptuno. En el transcurso de varios miles de millones de años, esta danza gravitatoria entre los gigantes gaseosos y las lunas habría empujado lentamente el eje de Saturno hacia una inclinación extrema.
Sin embargo, la relación no iba a durar. El equipo estima que, hace aproximadamente 160 millones de años, la luna chocó con la influencia gravitacional de sus hermanos Titán y Japeto, y se vio obligada a acercarse cada vez más a la superficie de Saturno.
Eventualmente, Chrysalis habría sido destrozada por las vastas fuerzas ejercidas sobre ella. La gran mayoría de la masa de la luna habría desaparecido bajo la superficie de las nubes de Saturno. Sin embargo, una pequeña cantidad escaparía a ese destino y eventualmente se asentaría alrededor del ecuador.
Con la luna destruida, la resonancia finamente equilibrada se rompió, dejando a Saturno con su distintiva inclinación orbital y los componentes del fantástico sistema de anillos que vemos hoy.
Anthony Wood es un escritor científico independiente para IGN.
Crédito de la imagen: NASA/JPL/Instituto de Ciencias Espaciales