El concepto artístico de la nave espacial Cassini se muestra contra una foto real de Saturno y sus anillos cuando Cassini cruzó el plano del anillo. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Uno de los últimos actos de la nave espacial Cassini de la NASA antes de su caída mortal en la atmósfera de hidrógeno y helio de Saturno fue deslizarse entre el planeta y sus anillos y dejar que lo arrastraran. actuando esencialmente como una sonda de gravedad.
Las mediciones precisas de la trayectoria final de Cassini ahora han permitido a los científicos hacer la primera estimación precisa de la cantidad de material en los anillos del planeta. poniéndolos en función de la fuerza de su atracción gravitacional.
Esa estimación, alrededor del 40 por ciento de la masa de la luna Mimas de Saturno, que a su vez es 2, 000 veces más pequeño que la luna de la Tierra:les dice que los anillos son relativamente recientes, habiéndose originado hace menos de 100 millones de años y quizás tan recientemente como hace 10 millones de años.
Su corta edad pone fin a una larga discusión entre los científicos planetarios. Algunos pensaron que los anillos se formaron junto con el planeta hace 4.500 millones de años a partir de escombros helados que permanecieron en órbita después de la formación del sistema solar. Otros pensaban que los anillos eran muy jóvenes y que Saturno tenía, en algún momento, capturó un objeto del cinturón de Kuiper o un cometa y lo redujo gradualmente a escombros en órbita.
La nueva estimación de masa se basa en una medición de cuánto se desvió la trayectoria de vuelo de Cassini por la gravedad de los anillos cuando la nave espacial voló entre el planeta y los anillos en su conjunto final de órbitas en septiembre de 2017. Inicialmente, sin embargo, la desviación no coincidió con las predicciones basadas en modelos del planeta y los anillos. Solo cuando el equipo tuvo en cuenta los vientos que fluían muy profundos en la atmósfera de Saturno, algo imposible de observar desde el espacio, las mediciones tuvieron sentido. permitiéndoles calcular la masa de los anillos.
"La primera vez que miré los datos no lo creí, porque confiaba en nuestros modelos y me tomó un tiempo asimilar que hubo algún efecto que cambió el campo de gravedad que no habíamos considerado, "dijo Burkhard Militzer, profesor de ciencia terrestre y planetaria en la Universidad de California, Berkeley, que modela interiores planetarios. "Eso resultó ser flujos masivos en la atmósfera al menos 9, 000 kilómetros de profundidad alrededor de la región ecuatorial. Pensamos preliminarmente que estas nubes eran como nubes en la Tierra, que están confinados a una capa delgada y casi no contienen masa. Pero en Saturno son realmente enormes ".
También calcularon que las nubes de la superficie en el ecuador de Saturno giran un 4 por ciento más rápido que la capa 9, 000 kilómetros (unos 6, 000 millas) de profundidad. Esa capa más profunda tarda 9 minutos más en rotar que las cimas de las nubes en el ecuador, que dan la vuelta al planeta una vez cada 10 horas, 33 minutos.
"El descubrimiento de capas que giran profundamente es una revelación sorprendente sobre la estructura interna del planeta, "dijo la científica del proyecto Cassini Linda Spilker del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "La pregunta es qué hace que la parte de la atmósfera que gira más rápidamente se profundice tanto y qué nos dice eso sobre el interior de Saturno".
El interior de Saturno se compone principalmente de tres capas:un núcleo interno profundo hecho principalmente de elementos pesados, con una envoltura de hidrógeno metálico líquido, rodeado por una capa de hidrógeno molecular. Las mediciones de Cassini les están diciendo a los científicos sobre el tamaño del núcleo, el flujo de vientos en la atmósfera, y la masa de los anillos. Crédito:Imagen de fondo de NASA / JPL-Caltech
Militzer también pudo calcular que el núcleo rocoso del planeta debe tener entre 15 y 18 veces la masa de la Tierra. que es similar a estimaciones anteriores.
El equipo, dirigido por Luciano Iess en la Universidad Sapienza de Roma, Italia, informó sus resultados hoy en la revista Ciencias .
¿Los anillos provienen del cometa helado?
Las estimaciones anteriores de la masa de los anillos de Saturno, entre la mitad y un tercio de la masa de Mimas, provienen del estudio de las ondas de densidad que viajan alrededor de las rocas, anillos helados. Estas ondas son causadas por los 62 satélites del planeta, incluyendo a Mimas, que crea la llamada división de Cassini entre los dos anillos más grandes, A y B. Mimas es suave y redondo, 246 kilómetros de diámetro. Tiene un cráter de gran impacto que lo hace parecerse a la Estrella de la Muerte de las películas de Star Wars.
"La gente no confiaba en las mediciones de ondas porque podría haber partículas en los anillos que son masivas pero que no participan en las ondas, ", Dijo Militzer." Siempre sospechamos que había una masa oculta que no podíamos ver en las olas ".
Afortunadamente, mientras Cassini se acercaba al final de su vida, La NASA lo programó para realizar 22 inmersiones entre el planeta y los anillos para sondear el campo de gravedad de Saturno. Los radiotelescopios terrestres midieron la velocidad de la nave espacial en una fracción de milímetro por segundo.
El nuevo valor de la masa del anillo está en el rango de estimaciones anteriores y permite a los investigadores determinar su edad.
Estos cálculos de edad, dirigido por Philip Nicholson de la Universidad de Cornell e Iess, construido sobre una conexión que los científicos habían hecho previamente entre la masa de los anillos y su edad. Una masa más baja apunta a una edad más joven, porque los anillos están hechos inicialmente de hielo y son brillantes, pero con el tiempo se contaminan y oscurecen por los desechos interplanetarios.
"Estas mediciones solo fueron posibles porque Cassini voló tan cerca de la superficie en sus últimas horas, "Militzer dijo." Fue un clásico, manera espectacular de terminar la misión ".
