Los anillos de Saturno son hermosos de ver, pero un dolor de cabeza colosal de explicar. Ahora, los científicos planetarios han ideado una nueva teoría sobre su origen. Hace unos 160 millones de años, dicen, una luna helada se desgarró cuando su órbita la acercó demasiado al planeta. La luna perdida, a la que llaman Chrysalis, también puede ayudar a explicar la evolución del eje de rotación extrañamente inclinado de Saturno.
Otros investigadores están intrigados, pero no convencidos. El hallazgo «abre una nueva ventana sobre el origen de los anillos de Saturno», dice Maryame El Moutamid, dinamicista planetaria de la Universidad de Cornell, quien escribió un artículo complementario que explica su significado. “Creo que es una buena explicación, pero me mantendré agnóstico al respecto”. Luke Dones, dinamicista planetario del Southwest Research Institute, dice que el estudio es «inteligente», pero también tiene algunas reservas al respecto. “No estoy seguro de cómo probarías esta idea”, dice.
Los científicos han debatido durante mucho tiempo si los anillos de Saturno tienen miles de millones de años, tan antiguos como el propio Sistema Solar, o tal vez solo 100 millones de años. Los datos de la nave espacial Cassini de la NASA, que terminó en 2017 después de atravesar la brecha entre los anillos y las nubes de Saturno, constituyeron un sólido argumento a favor de la visión juvenil. La nave espacial descubrió que los anillos eran menos masivos de lo que se pensaba anteriormente y estaban expuestos a una lluvia de polvo de hollín del Sistema Solar más fuerte de lo esperado, que tendería a oscurecerlos con el tiempo. Juntos, esos hallazgos sugieren que los anillos de hielo de agua relativamente prístinos deben ser jóvenes, dice Jack Wisdom, un experto en dinámica planetaria del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Pero explicar qué creó los anillos en primer lugar siguió siendo un desafío, especialmente tan tarde en la historia del Sistema Solar, cuando la posibilidad de que un gran cometa roce el planeta o rompa una luna sería baja.
Inicialmente, Wisdom y sus colegas se centraron en otra rareza de Saturno: la sorprendentemente gran inclinación de 27° de su eje de giro. (Un planeta sin inclinación no tendría estaciones y rotaría alrededor de un eje perfectamente perpendicular al plano en el que orbita alrededor del Sol). Cuando Saturno se fusionó a partir de un disco giratorio de gas y polvo poco después de que naciera el Sistema Solar, debería haber terminado con una pequeña inclinación, al igual que Júpiter, el otro gigante gaseoso de nuestro Sistema Solar. A pesar de que el Sistema Solar estaba repleto de protoplanetas en ese momento, se necesitaría un impacto con algo tan grande como Urano para derribar a Saturno tanto, dice Wisdom. «No se puede inclinar Saturno tanto con el tamaño de los impactadores que se cree que estuvieron presentes».
En cambio, Wisdom y sus colegas creen que Saturno adquirió su inclinación debido a una sincronicidad peculiar: la precesión del eje de rotación de Saturno, la forma en que se tambalea como un trompo con un ritmo particular, está sospechosamente en sintonía con una precesión en la órbita de Neptuno. Si Saturno y Neptuno quedaran atrapados en esta resonancia, la inclinación de Saturno sería «más o menos vulnerable a otras fuerzas que podrían hacer que cambiara», dice Rola Dbouk, estudiante de posgrado en ciencias planetarias del MIT. En 2020, los científicos de Cassini descubrieron lo que el equipo de estudio cree que es un estímulo externo: Titán, la luna más grande de Saturno, se está alejando de Saturno 11 centímetros al año. En un estudio publicado hoy en CienciasDbouk, Wisdom y sus colegas muestran cómo la migración de Titán, en combinación con la resonancia de Saturno-Neptuno, podría haber aumentado la inclinación de Saturno en el transcurso de mil millones de años.
El trabajo también arrojó una explicación potencial para el origen de los anillos de Saturno. Usando las mediciones de Cassini de los campos gravitatorios de Saturno para modelar la estructura interior del planeta, los investigadores refinaron los cálculos para la oscilación del eje de giro de Saturno y descubrieron que ya no está sincronizado con Neptuno. “Algo lo sacó de la resonancia”, dice Dbouk. Primero descartaron la posibilidad de que los cambios caóticos en las órbitas de algunas de las docenas de lunas más grandes de Saturno pudieran ser responsables. Pero cuando agregaron otra luna a la mezcla, las cosas se pusieron interesantes.
En las simulaciones, los investigadores incluyeron un objeto del tamaño de Japeto, la tercera luna más grande de Saturno, que orbita alrededor de 43 radios de Saturno, entre las órbitas de Titán y Japeto. Descubrieron que esta luna podría haber proporcionado el empujón necesario a la resonancia si hubiera sido expulsada repentinamente de su órbita debido a interacciones caóticas con sus vecinos hace unos 160 millones de años. El equipo realizó un total de 390 simulaciones de este evento. En algunos, la luna perdida colisionó con Titán o Japeto; en otros, fue expulsado por completo del sistema de Saturno. Pero en 17 de las simulaciones, la luna rozó a Saturno, donde podría haber sido destrozada por las fuerzas gravitatorias, convirtiéndose finalmente en los icónicos anillos. “Pensamos que 17 era suficiente para creer que esto podría haber sucedido”, dice Dbouk.
Para El Moutamid, sigue siendo una “serie de eventos improbables”. Ella espera que otros investigadores modelen la dinámica del posible evento con más detalle. De todos modos, ella es fanática del nombre no oficial que el equipo le dio a la luna hipotética, con su evocación de una mariposa brillante, los anillos, que salen de un capullo duro. «Ese es un nombre hermoso», dice ella.
