Hal Levison en la extraña luna de Saturno, Japeto

"Iapetus es una de las cosas más extrañas del sistema solar", dijo Hal Levision, "y a medida que lo estudiamos cada vez más, se vuelve más y más raro".

Hal Levison, un científico planetario del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, está hablando de Iapetus, la tercera más grande de las más de 60 lunas del planeta Saturno. Una de las características inusuales de la luna es una cadena de montañas de unos 15 kilómetros, o nueve millas de altura, que rodean casi por completo a Japeto en su ecuador. El Dr. Levison presentó un artículo en una reunión de abril de 2011 de la División de Astronomía Dinámica de la Sociedad Astronómica Estadounidense, celebrada en Austin, Texas, donde mostró evidencia de que la luna Iapetus podría haber tenido un anillo de rocas espaciales, como su planeta padre Saturno, que se derrumbó sobre la luna y formó la cresta montañosa. El Dr. Levison habló con Jorge Salazar de EarthSky.

La luna de Saturno, Japeto, Crédito de la imagen: NASA / JPL / Space Science Institute

¿Qué está pasando en la luna de Saturno, Japeto?

Japeto es una de las cosas más raras del sistema solar. Por supuesto, las cosas raras son geniales. Incluso se sabía que era extraño en el momento del descubrimiento, cuando Cassini, quien lo vio por primera vez, se dio cuenta de que solo lo vio en un lado de Saturno. La razón de esto se debe a una gran diferencia de albedo. Es decir, una diferencia de brillo entre cada lado de Iapetus. Un lado es casi totalmente negro azabache. El otro es blanco. A medida que lo estudiamos más y más, se vuelve más y más extraño.

Lo que me interesa son dos características de Iapetus. La primera es que, si alguna vez has visto una foto de Cassini, lo primero que la gente dijo cuando las fotos comenzaron a bajar es: `` Parece una nuez ''. Es decir, es ... s aplastado en los polos en comparación con su radio, y parece un objeto que gira a las 16 horas. Pero en realidad está girando a los 79 días. Entonces, tiene este bulto fosilizado que parece provenir de un momento en que giraba mucho más rápido de lo que es hoy.

Además, justo a lo largo del ecuador hay una cresta de unos 15 kilómetros de alto y 50 kilómetros de ancho, que podemos ver, al menos en círculos, al menos a 110 grados del satélite. Debido a la cobertura incompleta, en realidad puede dar la vuelta. Es por eso que la analogía de una nuez es buena.

¿Estamos hablando de una cordillera de montañas de 6 millas, o 15 kilómetros de altura, que abarcan el ecuador?

Montañas en Japeto, Crédito de la imagen: NASA / JPL / Space Science Institute

No necesariamente, porque es casi continuo en algunos lugares. Parece un labio. Lo primero en lo que pensé cuando lo vi fue un defecto de fabricación. Cuando era niño, solía jugar con estas bolas que estaban hechas de dos mitades de goma que estaban pegadas. Y hay una pequeña cresta a lo largo del ecuador. Así es como se ve esta cosa, excepto que están un poco descentrados. Entonces pensé, ahh, es una de estas bolas que fue mal fabricada.

El problema es tratar de entender cómo puede ocurrir algo tan extraño. Hay personas que han estado trabajando en la idea de que todo era interno, que había una contracción debido al enfriamiento y que podría producirse un calentamiento interno debido al Aluminio-26. Y eso podría darte esa forma extraña.

Hemos estado trabajando en otra idea. Y es decir, que en realidad era un anillo alrededor de Iapetus que se derrumbó sobre su superficie, formando una cresta. Hay otro problema. Hemos estado hablando de la cresta, pero recuerden, lo primero que dije fue la forma. Parece que está girando a las 16 horas, muy rápido, pero en realidad está girando muy lentamente. Y uno de los problemas para las personas que intentan entender este giro tiene que, en las ideas clásicas, es Saturno el que está haciendo todo el giro. Japeto está girando muy rápido. Hay una protuberancia de marea levantada en Japeto debido a Saturno. Eso se compensa un poco al apuntar directamente a Saturno, lo que hace que Japeto gire.

Lo mismo está sucediendo en el sistema Tierra-Luna. A medida que la Tierra gira, existe la protuberancia de la marea, que se compensa un poco de la luna. Como resultado, la Tierra se está desacelerando un poco. Y la Tierra se está alejando de la luna, lentamente. Se puede hacer el mismo argumento para Japeto.

El problema es que si miras esto, al menos ingenuamente, es que para que esto funcione y se disipe una gran cantidad de energía en Iapetus a medida que gira, Iapetus tiene que ser agradable, flexible y maleable. Si es rígido, no se desmoldará muy rápido. Pero para mantener su forma original de 16 horas, tiene que ser rígido. Entonces tienes esta inconsistencia. Para que el satélite deje de girar en la era del sistema solar, necesitas algo que sea algo blando. Pero para preservar el bulto, necesitas algo rígido. Y ha sido muy difícil intentar resolver ambas restricciones al mismo tiempo. Hemos podido hacerlo, pero requiere un juego de pies sofisticado a la hora de configurar los modelos.

¿Cómo se estudia esta luna de Saturno, debajo de la superficie, sin ir realmente allí?

Hacemos eso ejecutando experimentos numéricos. Este es el tipo de juego que juego todo el tiempo. Ves el sistema solar como es hoy. Y tratas de descubrir cómo podría llegar allí. La forma en que lo hacemos es que tendemos a construir un modelo de computadora que tiene toda la física que crees que pudo haber sido importante; compensar las condiciones iniciales de muchas maneras; pégalos en tu código; hazlos moler por un tiempo; y aparece una respuesta que creemos que debería ser el sistema solar; lo comparamos con lo que vemos y decimos sí, esto es bueno, esto es malo; e intente decidir si fueron sus condiciones iniciales las que estaban mal o si su física estaba mal. Y sigues iterando hasta que obtengas algo como lo que vemos.

La gente podría estar familiarizada con los anillos del planeta Saturno, vistos a través de un telescopio. ¿Pero de lo que estás hablando son anillos alrededor de una luna de Saturno?

Si. Nuestra teoría, que estamos sugiriendo para el giro de Iapetus, es que Iapetus sufrió una colisión con otro satélite, que era aproximadamente un 10 por ciento de su propia masa.

Esto es nuevamente, otra analogía con la Tierra-luna. Nuestras ideas favoritas sobre la formación de la luna es que algo sobre el tamaño de Marte golpeó la Tierra y creó un disco de material alrededor de la Tierra en esa colisión, que se acrecentó para formar la luna.

Estamos sugiriendo casi el mismo escenario en Iapetus, que fue golpeado por algo como una décima parte de su masa, que es nuevamente lo que creemos que le sucedió a la Tierra al formar la luna. Eso creó un anillo de material alrededor de Iapetus. En el exterior de ese anillo, el material se acumuló para formar un satélite. Y en el interior de ese anillo, las cosas llovieron en un disco, justo en el ecuador de Jápeto, formando la cresta.

Ahora, antes, dije que es difícil encontrar un modelo que involucre solo eso, tanto desligará a Japeto como mantendrá su bulto. Agregando ese satélite, que, dado que está mucho más cerca que Iapetus, lo hace girar mucho más eficazmente y nos permite girarlo muy rápidamente y mantenerlo lo suficientemente rígido como para que pueda mantener su forma.

¿Qué tan bien se sostiene esta teoría, que la luna de Saturno, Japeto, chocó con una gran roca espacial para darle las características de las que hemos estado hablando hoy?

Esta idea está en su infancia. Hay una manera de llegar a una idea amplia, y escribir un artículo y decirles a sus colegas, que es lo que estoy haciendo en esta reunión: “Aquí está esta idea extraña. Y parece, en primer orden, que funciona ”. Puede escribir ecuaciones simples que definan lo que creemos que será este comportamiento y mostrar que puede obtener la respuesta correcta.

Y luego, durante el próximo año o dos, o incluso más, construiremos modelos cada vez más sofisticados, algunos de los cuales involucran cómo crecerá la cresta, y veremos si la cresta que podemos construir sobre Iapetus desde este anillo se parece a la cresta vemos. Tenemos algunos resultados preliminares que sugieren que puede ser correcto. Modelos más complicados sobre la evolución, la evolución de la evolución de las mareas de Iapetus utilizando modelos cada vez más sofisticados para el interior del satélite. Ahora estamos haciendo algo muy simple. Y en cada etapa, tomamos lo que dicen los modelos de computadora y lo comparamos con lo que vemos, lo mejor que podemos, y vemos si podemos descartar una idea o no.

¿Por qué los científicos estudian algo así como una cresta en la luna de Saturno, por qué el interés científico?
Mi interés por completo es tratar de descubrir cómo se formó la Tierra: por qué está donde está, por qué tiene la masa que tiene y tiene la composición química que tiene, por qué tiene una luna que vemos. Ese es mi principal interés. Entonces, cuando miro alrededor del resto del sistema solar, lo que estoy buscando son formas de estudiar el proceso: la física que se usa para construir planetas. Y cuando vemos algo que no entendemos, como este satélite muy extraño de Saturno. cuando vemos algo que no entendemos, es un excelente laboratorio para probar los procesos que creemos que son importantes aquí. Y mirar a Iapetus, por ejemplo, y esta cresta, nos da restricciones sobre cómo evolucionó su interior, lo que nos dice algo sobre su composición química. O, si nuestro modelo es correcto, cómo los impactos generan anillos y discos, lo que podría ser importante, por ejemplo, en el impacto de la formación de la luna. Entonces estas son analogías. Todos estos mundos son analogías con la Tierra y con lo que vemos aquí. Y la única forma en que podemos estar seguros de que nuestros modelos para la formación de la Tierra son correctos es mirando estos otros cuerpos del sistema solar.

Una cosa que me sorprende de Iapetus es lo inusual que es: sus colores 'yin yang' donde un lado es blanco brillante y el otro oscuro como el carbón; esta enorme cordillera de montañas que cruza su "costura"; y su rotación de 79 días de la Tierra.

Japeto es extraño en muchos niveles. Y nuevamente, es la excepción a las reglas que nos ayudan a aprender. Y mirando a Japeto, tienes que dar un paso atrás. No es lo normal estudiar satélites de planetas gigantes. Lo principal es tratar de formar planetas, de alguna manera. Pero cuando ves algo así, te ves obligado a entenderlo nuevamente porque lo pone en contexto. Siempre hay excepciones. Pero es difícil encontrar excepciones, en ciencia que no te dicen algo sobre lo que crees que es verdad. Y entonces tienes que ir tras estas cosas raras para entenderlas.

Recuerdo una entrevista que EarthSky tuvo contigo hace varios años, cuando describiste el sistema solar temprano como un "derby de demolición", una época que los astrónomos aún no entienden muy bien.

Creo que vas a ver una revolución, esto es independiente de Iapetus, creo que veremos una revolución en nuestra comprensión de cómo se forman los planetas en los próximos tres o cuatro años. Creo que los modelos que existían anteriormente no han sido lo suficientemente sofisticados como para capturar algunos de los procesos físicos que impulsaron las cosas. Y están sucediendo muchas cosas, cuando miramos el sistema solar, que no entendemos.

Para mí, el más fundamental de estos es Marte. Sé que hay mucha atención a Marte en estos días. Pero de lo que estoy hablando es realmente una cuestión fundamental con respecto a Marte, y ese es su tamaño. Nuestras teorías sobre la formación de planetas predicen que los planetas se hicieron más grandes a medida que te alejas del sol. Y Marte es una excepción a eso. Probablemente sea diez veces más pequeño en masa de lo que debería ser, según cualquiera de nuestros modelos. Y ha habido un esfuerzo concertado de la comunidad para tratar de entender eso. Y tenemos un nuevo modelo que saldrá, en relación con eso, que creo que va a resolver el problema. Si eso es cierto, ilustra que hemos dejado de lado un proceso importante en la comprensión de los planetas terrestres que creo que, a la larga, podría cambiar mucho de lo que pensamos. Estamos en el proceso de escribir el documento en este momento. Ven y habla con nosotros cuando lo publiquemos.

¿Qué es lo más importante que quieres que la gente sepa hoy sobre Iapetus, la luna de Saturno?

Supongo que lo que quiero que la gente se lleve de esto es que la exploración del sistema solar que hemos estado haciendo continuamente nos da sorpresas, y esas sorpresas nos ayudan a comprender mejor la imagen general. Y creo que mientras más exploración hagamos, más probable será que podamos descubrir el proceso de formación de los planetas. Y eso va no solo para Japeto, sino para Kepler y los sistemas planetarios extrasolares, todas estas cosas están vinculadas, en mi opinión, en un intento de comprender lo que sucede.

Hal Levison, del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, habló sobre la luna de Saturno, Iapetus, la tercera más grande de las más de 60 lunas que orbitan el planeta anillado.