Un nuevo estudio dirigido por el físico Sascha Kempf de la Universidad de Colorado Boulder ha proporcionado la evidencia más sólida hasta el momento de que los anillos de Saturno son notablemente jóvenes, respondiendo potencialmente a una pregunta que ha desconcertado a los científicos durante más de un siglo.
La investigación, que se publicará el 12 de mayo en la revista avances de la ciencia, fija la edad de los anillos de Saturno en no más de 400 millones de años. Eso hace que los anillos sean mucho más jóvenes que el mismo Saturno, que tiene unos 4.500 millones de años.
«En cierto modo, hemos cerrado una pregunta que comenzó con James Clerk Maxwell», dijo Kempf, profesor asociado en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) en CU Boulder.
Los investigadores llegaron a ese cierre estudiando lo que podría parecer un tema inusual: el polvo.
Kempf explicó que pequeños granos de material rocoso se lavan a través del sistema solar de la Tierra de manera casi constante. En algunos casos, este flujo puede dejar una fina capa de polvo en los cuerpos planetarios, incluso en el hielo que forma los anillos de Saturno.
En el nuevo estudio, él y sus colegas se propusieron poner una fecha en los anillos de Saturno estudiando la rapidez con la que se acumula esta capa de polvo, un poco como saber la edad de una casa pasando el dedo por sus superficies.
«Piense en los anillos como la alfombra de su casa», dijo Kempf. «Si tiene una alfombra limpia, solo tiene que esperar. El polvo se asentará en su alfombra. Lo mismo ocurre con los anillos».
Fue un proceso arduo: de 2004 a 2017, el equipo utilizó un instrumento llamado Cosmic Dust Analyzer a bordo de la última nave espacial Cassini de la NASA para analizar motas de polvo que volaban alrededor de Saturno. Durante esos 13 años, los investigadores recolectaron solo 163 granos que se originaron más allá del vecindario cercano del planeta. Pero fue suficiente. Según sus cálculos, es probable que los anillos de Saturno hayan estado acumulando polvo durante solo unos pocos cientos de millones de años.
Los anillos del planeta, en otras palabras, son fenómenos nuevos que surgen (y potencialmente incluso desaparecen) en lo que equivale a un abrir y cerrar de ojos en términos cósmicos.
«Sabemos aproximadamente cuántos años tienen los anillos, pero no resuelve ninguno de nuestros otros problemas», dijo Kempf. «Todavía no sabemos cómo se formaron estos anillos en primer lugar».
De Galileo a Cassini
Los investigadores han quedado cautivados por estos anillos aparentemente translúcidos durante más de 400 años. En 1610, el astrónomo italiano Galileo Galilei observó por primera vez las características a través de un telescopio, aunque no sabía qué eran. (Los dibujos originales de Galileo hacen que los anillos se parezcan un poco a las asas de una jarra de agua). En la década de 1800, Maxwell, un científico de Escocia, concluyó que los anillos de Saturno no podían ser sólidos, sino que estaban formados por muchas piezas individuales.
Hoy en día, los científicos saben que Saturno alberga siete anillos compuestos por innumerables trozos de hielo, la mayoría no más grandes que una roca en la Tierra. En total, este hielo pesa aproximadamente la mitad que la luna Mimas de Saturno y se extiende casi 175,000 millas desde la superficie del planeta.
Kempf agregó que durante la mayor parte del siglo XX, los científicos asumieron que los anillos probablemente se formaron al mismo tiempo que Saturno.
Pero esa idea planteó algunos problemas, a saber, los anillos de Saturno están limpios y relucientes. Las observaciones sugieren que estas características están formadas por aproximadamente un 98 % de hielo de agua pura por volumen, con solo una pequeña cantidad de materia rocosa.
«Es casi imposible terminar con algo tan limpio», dijo Kempf.
Cassini ofreció la oportunidad de poner una edad definitiva a los anillos de Saturno. La nave espacial llegó por primera vez a Saturno en 2004 y recopiló datos hasta que se estrelló deliberadamente contra la atmósfera del planeta en 2017. El Cosmic Dust Analyzer, que tenía una forma similar a un balde, recogió pequeñas partículas a medida que pasaban zumbando.
Los ingenieros y científicos de LASP diseñaron y construyeron un analizador de polvo mucho más sofisticado para la próxima misión Europa Clipper de la NASA, cuyo lanzamiento está programado para 2024.
El equipo estimó que esta suciedad interplanetaria contribuiría con mucho menos de un gramo de polvo a cada pie cuadrado de los anillos de Saturno cada año: una pequeña cantidad, pero suficiente para acumularse con el tiempo. Estudios previos también sugirieron que los anillos podrían ser jóvenes, pero no incluyeron medidas definitivas de acumulación de polvo.
Golpe de suerte
Es posible que los anillos ya estén desapareciendo. En un estudio anterior, los científicos de la NASA informaron que el hielo está cayendo lentamente sobre el planeta y podría desaparecer por completo en otros 100 millones de años.
Que estas características efímeras existieran en un momento en que Galileo y la nave espacial Cassini podían observarlas parece casi demasiado bueno para ser verdad, dijo Kempf, y pide una explicación de cómo se formaron los anillos en primer lugar. Algunos científicos, por ejemplo, han postulado que los anillos de Saturno pueden haberse formado cuando la gravedad del planeta desgarró una de sus lunas.
«Si los anillos son de corta duración y dinámicos, ¿por qué los estamos viendo ahora?» él dijo. «Es demasiada suerte».
Los coautores del nuevo estudio incluyen a Nicolas Altobelli de la Agencia Espacial Europea; Jürgen Schmidt de la Freie Universität Berlin; Jeffrey Cuzzi y Paul Estrada del Centro de Investigación Ames de la NASA; y Ralf Srama de la Universität Stuttgart.
