El origen de los anillos de Saturno



De todas las imágenes planetarias que los cielos pueden ofrecer a un astrónomo aficionado, a ojo de telescopio, la de Saturno supera con creces a todas las demás. Dependiendo de la inclinación de los anillos con respecto a nuestra visual (cada 15 años los vemos de canto; es decir, que no los vemos), la imagen puede ser absolutamente maravillosa y parecerse mucho a esa bola con dos orejas, como la describió Galileo un día de 1610, poco después de la invención del telescopio astronómico. Y si a Galileo le debemos mucho (por todo), con Christian Huygens (1629-1695) no debemos ser menos generosos, pues a él le debemos casi tanto como al pisano. Y en las cosas de Saturno, mucho más. Un planeta, por cierto, que, además de destacar por su belleza, es menos denso que el agua, lo que significa que flotaría como una boya si pudiéramos arrojarlo a un inmenso mar del tamaño del Sistema Solar.

No fue hasta 1655 cuando Huygens comprendió que aquella bola con orejas o aquellos tres planetas en uno, pues de ambas maneras lo describió Galileo, era en realidad un planeta con un sistema de anillos que se extiende más de 100.000 km en el plano del ecuador del planeta. Un planeta único, debió pensar Huygens. Hoy en día sabemos que hay más anillos en nuestro Sistema Solar orbitando otros planetas; o, mejor dicho, que hay más planetas con anillos. Júpiter y Urano, por ejemplo, tienen su sistema de anillos. No son tan espectaculares como los de Saturno e imposibles de ver desde la Tierra, así que hubo que esperar a que los ojos de los científicos pudieran llegar a esos extremos sobre sondas espaciales para descubrirlos. Aún así, Saturno sigue siendo el “Rey de los Anillos”.

Al telescopio se observan una serie de divisiones en los anillos. Como líneas oscuras. En 1676 Giovanni Cassini (1625-1712) pintó entre los anillos B y A la división que lleva su nombre. Y esas divisiones distan mucho de ser espacio vacío. De hecho, la propia división de Cassini contiene aproximadamente el 10% de la materia que puebla los anillos. En realidad esas divisiones no son otra cosa que espacios resonantes debido a la acción gravitatoria de los satélites de Saturno. Algunos han querido ver en ese trabajo gravitacional de los satélites de Saturno sobre los anillos, un pastoreo en toda regla, dándole a algunos satélites el sobrenombre de “luna pastora”; expresión que, aunque científicamente no sea muy exacta, no deja de tener su aquel romántico.

El tamaño de las partículas que forman los anillos es espectacularmente pequeño. Porque no sé si lo había dicho, pero los anillos están formados por partículas individuales de hielo en un 95% y cuyo tamaño oscila desde el micrómetro, hasta centímetros e incluso la decena de metros. Y lejos de estar estáticas no paran de moverse, chocando entre ellas numerosas veces. Por ejemplo, en los anillos más densos, el B y el A, una partícula choca entre diez y cien veces en el mismo tiempo en que da una vuelta a Saturno; o lo que viene a ser lo mismo, entre uno y diez choques por hora. Si bien es cierto que también hay anillos más dispersos, donde la cantidad de materia es menor: en esos casos podemos tener un choque cada 10.000 años. En todo caso, colisionan, se mueven y poco a poco van perdiendo energía. Y eso lo que nos dice es que, con el tiempo, los anillos desaparecerán y Saturno quedará desnudo de esa maravilla.

En cuanto al origen de los anillos de Saturno, son varias las hipótesis que tratan de explicar lo que vemos. Por un lado, se baraja la hipótesis de que estemos ante los restos del material de construcción de un satélite que no llegó a formarse; la segunda de las teorías nos dice que podríamos estar ante los residuos de un satélite que cruzó el límite te Roche; existe una tercera hipótesis que afirma que estamos ante los restos de un satélite destruido por un impacto. En todo caso, cualquiera de estas hipótesis tiene que lidiar con dos hechos importantes. Por un lado, la vida media de los anillos de Saturno se calcula en unos 10.000.000 de años y, por otro lado, las partículas que forman los anillos son hielo entre un 90 y un 95%, mientras que lo esperado a la distancia del Sol a la que se encuentra Saturno es que la mitad del material fuera roca.

Que se estime la vida de los anillos en unos 10.000.000 de años afecta seriamente a la hipótesis del satélite que no llegó a formarse. El motivo es bien claro: los satélites se crearon junto con los planetas durante el origen del Sistema Solar. Si el conjunto de los anillos no puede sobrevivir más de 10.000.000 de años debido a su inestabilidad, no es posible que se deba a los restos de un satélite que no llegó a formarse hace 4.500.000.000 millones de años. Realmente no salen las cuentas. Por otra parte, la teoría que va ganando cada vez más peso entre la comunidad científica es la expuesta por la astrónomo (y bailarina de ballet) Robin Canup (1968), que trabaja actualmente en el Southwest Research Institute, en Boulder, Colorado y que ha sido publicada en la revista Nature. Su propuesta es convincente y atractiva y consigue explicar la abundancia del hielo en los restos que forman el anillo e incluso en la luna Tetis, satélite de Saturno que está compuesto casi en su totalidad por hielo.

La teoría de Canup comienza con la formación del Sistema Solar por acreción de planetesimales hace unos 4.500 millones de años. Realizando simulaciones por ordenador consigue llegar a la formación de Saturno junto con varios de sus satélites, compuestos en un 50% de roca, en las partes internas de los satélites y un 50% de agua helada, menos densa, en las capas más externas. Según Canup, algunos satélites siguieron incrementando su masa a expensas del disco de gas y polvo que dio lugar a la formación de nuestro Sistema Solar. Cada satélite interactuaría con el gas de alrededor de manera que iría transfiriéndole parte de su energía cinética; es decir, parte de su energía asociada al movimiento. Esto llevaría al satélite a caer hacia Saturno, debido a que perder energía cinética implica perder velocidad y perder velocidad arrastra al satélite irremediablemente hacia el planeta.

Una vez iniciada la caída, nada puede detenerla. Llega un momento en que las fuerzas de marea son tan grandes que el satélite se estira y se encoge como lo hacen nuestros océanos, pero en mayor medida. Hasta tal punto son violentas esas deformaciones que llega un momento en que la fuerza gravitatoria del propio satélite que lo mantiene cohesionado es menor que la fuerza generada por el campo gravitatorio del gigante Saturno. Llegados a este punto, el satélite estalla en mil pedazos. Y ese punto no es otro que el límite de Roche, que se encuentra a una distancia de dos veces el radio del planeta. La descomposición del satélite comienza por las capas que son menos densas, las capas externas y que están formadas principalmente por hielo.

La idea de Canup es que este proceso no ha ocurrido sólo una vez, sino que ha sucedido en varias ocasiones. De ser cierta su teoría, los anillos que observamos se deben, por tanto, a la acumulación de las partículas de hielo de los distintos satélites que han sido destrozados por Saturno. La ausencia de material rocoso se explica porque éste, algo más denso, sencillamente cae al planeta, sobreviviendo al límite de Roche. De hecho, Canup cree que el pequeño porcentaje de roca que hay en los anillos, entre un 5 y un 10%, son restos de colisiones entre las partículas que forman el anillo (partículas de hielo, como hemos dicho) y asteroides o cometas que se han acercado demasiado al planeta, atraídos por su gravedad.

La teoría de Canup explica también la existencia de satélites formados casi en su totalidad por hielo, como Tetis, dado que, parte del hielo que no quedó atrapado en el sistema de anillos, fue dispersado más allá del límite de Roche y esa circunstancia posibilitó que estos fragmentos pudieran reagruparse, formando satélites de hielo. De hecho, la sonda Cassini ha detectado que el proceso de acreción en satélites de hielo sigue estando activo hoy en día.

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