¿Son los anillos de Saturno jóvenes o viejos?

Ver más grande. El | Saturno, a través de la nave espacial Cassini. Imagen vía NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Europlanet.

Hace cuatro décadas, cuando estaba aprendiendo astronomía por primera vez, todos asumimos que los anillos icónicos de Saturno siempre habían estado allí, tan antiguos como el propio sistema solar. Asumimos que Saturno se formó con sus anillos, que son vastos y gloriosos, que se extienden a casi 200, 000 millas (300, 000 km) sobre el ecuador del planeta. Los anillos parecían tan integrales a Saturno mismo. Pero luego vinieron las visitas a Saturno de los Viajeros 1 y 2, en 1980 y '81. Sus observaciones sugirieron que los anillos podrían ser más jóvenes que el planeta, mucho más jóvenes, un fenómeno temporal, que dura solo millones de años en la vida útil de 4.500 millones de años de nuestro sistema solar. Y en los últimos años, los datos de la nave espacial Cassini (2004-2017) parecían concretar la idea de que los anillos de Saturno tienen entre 10 y 100 millones de años. Ahora escuchamos que la idea de Cassini tampoco fue la última palabra. Un equipo de investigadores ha reavivado el debate sobre la edad de los anillos de Saturno con un estudio que fecha los anillos con mayor probabilidad de haberse formado en el sistema solar temprano.

Los autores sugieren que los procesos que expulsan preferentemente material polvoriento y orgánico de los anillos de Saturno, una "lluvia de anillos" que cae en parte sobre las nubes de Saturno, podrían hacer que los anillos parezcan más jóvenes de lo que realmente son. Cassini, de hecho, se encontró con esta lluvia de anillos cuando se zambulló entre los anillos de Saturno y su atmósfera superior durante su Gran Final en 2017.

La idea está siendo discutida esta semana por astrónomos en una reunión conjunta del Congreso Europeo de Ciencia Planetaria y la División AAS de Ciencias Planetarias en Ginebra, Suiza. Fue publicado justo a tiempo para esta reunión, el 16 de septiembre de 2019, en la revista Nature Astronomy revisada por pares.

Voyager 2 capturó las imágenes para hacer este compuesto, tomado a través de filtros ultravioleta, violeta y verde. La imagen se consideró increíblemente detallada en ese momento. Los encuentros Voyager 1 y 2 de Saturno ocurrieron con nueve meses de diferencia, en noviembre de 1980 y agosto de 1981. Esas misiones fueron las que primero generaron especulaciones de que los anillos de Saturno podrían ser más jóvenes de lo que los astrónomos siempre habían asumido. Imagen vía NASA / JPL-Caltech.

Una declaración de los autores del nuevo estudio dijo:

La inmersión de Cassini a través de los anillos durante la Gran Final de la misión en 2017 proporcionó datos que se interpretaron como evidencia de que los anillos de Saturno se formaron hace solo unas decenas de millones de años, en la época en que los dinosaurios caminó por la tierra. Las mediciones de gravedad tomadas durante la inmersión dieron una estimación más precisa de la masa de los anillos, que están formados por más del 95% de hielo de agua y menos del 5% de rocas, materiales orgánicos y metales. El cálculo de la masa se utilizó para determinar cuánto tiempo necesitaría exponerse el hielo prístino de los anillos al polvo y a los micrometeoritos para alcanzar el nivel de otros `` contaminantes '' que vemos hoy. Para muchos, esto resolvió el misterio de la edad de los anillos.

Pero no todos los científicos estaban convencidos. En un artículo sobre los anillos de Saturno en Scientific American en agosto, el experto en anillos Luke Dones del Southwest Research Institute fue citado diciendo:

No tengo objeciones a los anillos jóvenes. Simplemente creo que nadie ha encontrado una forma muy plausible de hacerlos. Requiere un evento improbable.

En otras palabras, en el sistema solar temprano, cuando había muchos escombros volando, es fácil imaginar los procesos dinámicos capaces de crear los anillos: la captura de escombros por la gravedad de Saturno y / o la ruptura de cometas, asteroides, o incluso lunas pequeñas. Una vez que los anillos comenzaron a formarse, también es fácil imaginar que las partículas de anillo separadas colisionan entre sí y se rompen aún más pequeñas, extendiéndose alrededor de Saturno para formar sus anillos. Pero, el artículo de Scientific American dijo:

... es demasiado difícil, dicen algunos críticos, crear anillos tan expansivos en el sistema solar relativamente plácido de ahora y cerca de antaño.

Astrónomo Aurélien Crida, vía OCA. Es el autor principal del nuevo estudio que sugiere que los anillos de Saturno son muy antiguos.

Aurélien Crida del Observatoire de la Côte d'Azur, es el autor principal del nuevo estudio. He aquí por qué cree que el debate aún no está resuelto; él dijo:

No podemos medir directamente la edad de los anillos de Saturno como los anillos en el tocón de un árbol, por lo que debemos deducir su edad de otras propiedades como la masa y la composición química. Estudios recientes han supuesto que el flujo de polvo es constante, la masa de los anillos es constante y que los anillos retienen todo el material contaminante que reciben.

Sin embargo, todavía hay mucha incertidumbre sobre todos estos puntos y, cuando se toma con otros resultados de la misión Cassini, creemos que existe un fuerte caso de que los anillos son mucho, mucho más antiguos.

Crida y sus colegas argumentan en su estudio que la masa medida durante el final de la misión Cassini está en "extraordinariamente buen acuerdo" con modelos de la evolución dinámica de anillos masivos que se remontan al sistema solar primordial.

Galileo descubrió los anillos de Saturno en 1610. A través de su telescopio temprano, pensó que parecían "manijas", o tal vez grandes lunas a cada lado de Saturno. Christiaan Huygens luego tomó las observaciones de Saturno y publicó esta imagen de compilación, mostrando cómo la apariencia de Saturno había cambiado de 1610 a 1646, en su Systema Saturnium. Fue Huygens quien reveló el misterio de los anillos de Saturno, diciendo: "[Saturno] está rodeado por un anillo delgado y plano, que no se toca en ninguna parte, inclinado hacia la eclíptica". Lea más historia de nuestro conocimiento de los anillos de Saturno.

Nadia Drake, autora del artículo de Saturno de Scientific American en agosto, describió los anillos de Saturno como "partículas heladas que varían en tamaño desde microscópicas hasta casas móviles". Crida y sus colegas describieron los componentes individuales en los anillos de Saturno de manera más prosaica como:

... partículas y bloques que varían en tamaño desde metros hasta micrómetros. Las interacciones viscosas entre los bloques hacen que los anillos se extiendan y se lleven el material como una cinta transportadora. Esto conduce a la pérdida de masa desde el borde más interno, donde las partículas caen en el planeta, y desde el borde exterior, donde el material cruza el límite exterior en una región donde las lunares y los satélites comienzan a formarse.

Los anillos más masivos se extienden más rápidamente y pierden masa más rápido. Los modelos muestran que, sea cual sea la masa inicial de los anillos, los anillos tienden a converger en una masa medida por Cassini después de alrededor de 4 mil millones de años, lo que coincide con la escala de tiempo de la formación del sistema solar.

Crida resumió la posición de su equipo, diciendo:

Según nuestra comprensión actual de la viscosidad de los anillos, la masa medida durante la Gran Final de Cassini sería el producto natural de varios miles de millones de años de evolución, lo cual es atractivo. Es cierto que nada prohíbe que los anillos se hayan formado recientemente con esta masa precisa y apenas hayan evolucionado desde entonces. Sin embargo, eso sería una gran coincidencia.

Hsiang-Wen (Sean) Hsu de LASP y sus colegas informaron en 2018 que recolectaron con éxito material microscópico que fluía de los anillos de Saturno. Lee mas.

Hsiang-Wen Hsu, del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) en Boulder, Colorado, formó parte de un equipo que anunció resultados en octubre de 2018 relacionados con una "lluvia de anillos". Los resultados, a través de Cassini, mostraron que 600 kilogramos ( 1.300 libras) de granos de silicato caen sobre Saturno desde los anillos cada segundo. Otros estudios han demostrado la presencia de moléculas orgánicas en la atmósfera superior de Saturno que se cree que derivan de los anillos. Hsu comentó:

Estos resultados sugieren que los anillos se están "limpiando" de contaminantes. La naturaleza de este potencial proceso de limpieza de anillos aún es misteriosa.

Sin embargo, nuestro estudio muestra que la edad de exposición no está necesariamente relacionada con la edad de formación, por lo tanto, los anillos pueden parecer artificialmente jóvenes.

Ver más grande. El | Otra imagen de Cassini de los anillos de Saturno, a través de NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Europlanet.

En pocas palabras: los datos de Cassini parecían indicar anillos que duraban solo entre 10 y 100 millones de años. Un nuevo estudio sugiere que el material polvoriento y orgánico expulsado de los anillos de Saturno, una "lluvia de anillos", podría hacer que los anillos parezcan más jóvenes de lo que realmente son. Tal como están las cosas ahora, no sabemos si los anillos de Saturno son jóvenes o viejos; solo sabemos que los astrónomos continúan aprendiendo sobre ellos.

Fuente: ¿Los anillos de Saturno son realmente jóvenes?

Via Europlanet