Un equipo de científicos internacionales dirigido por Skoltech ha desarrollado un modelo matemático que da sentido a uno de los grandes misterios de los anillos de Saturno.

Los anillos de Saturno son formaciones de polvo y hielo que giran a lo largo del plano ecuatorial de Saturno. Fueron descubiertos por primera vez en 1610 por Galileo Galilei. En el momento, supuso que eran parte del planeta mismo. El estudio en profundidad de estas formaciones únicas solo fue posible en el siglo XX en la era de la exploración espacial. Y muchos misterios relacionados con su formación y procesos quedan sin respuesta.

La mayoría de los planetas del sistema solar han permanecido sin cambios durante millones de años, pero los anillos de Saturno exhiben una inestabilidad extrema. Esto es particularmente cierto en el anillo F, uno de sus anillos más externos. Se sabe que el anillo F cambia a lo largo de los días o incluso de las horas. Por ejemplo, Las naves espaciales han detectado grupos de materia en el anillo F que desaparecen repentinamente.

Si bien aún no se sabe qué causa este comportamiento errático, se sabe que los procesos de agregación de partículas (fusión) y fragmentación (desintegración) juegan un papel. En anillos planetarios, como los de Saturno, estos procesos ocurren a una escala particularmente grande, necesitando un equilibrio constante entre fragmentación y agregación.

Científicos de universidades de Rusia (Skoltech, Universidad estatal de Moscú, el Instituto de Matemáticas Numéricas de la Academia de Ciencias de Rusia), el Reino Unido (la Universidad de Leicester), y los Estados Unidos (Universidad de Boston) se unieron para arrojar luz sobre el misterioso anillo F utilizando un modelo matemático que se había utilizado anteriormente para estudiar los elementos más estables de Saturno.

Usando el modelo, El equipo dirigido por Skoltech demostró la posibilidad de regímenes oscilatorios periódicos incesantes para la fusión y fragmentación de partículas dentro de los anillos de Saturno. En otras palabras, han identificado un mecanismo que podría provocar la formación de coágulos en un anillo planetario como el anillo F. Sus hallazgos satisfacen la ley de conservación masiva, que sostiene que la masa no se puede crear ni destruir en reacciones químicas.

Los resultados del estudio se han publicado en la revista científica. Cartas de revisión física .

"Pasamos casi tres años trabajando en esto antes de presentar nuestros resultados para su publicación. Esto se debe a que nos llevó mucho tiempo resolver nuestras dudas y las etapas de validación. Al final, Encontramos un ejemplo de una solución oscilatoria periódica interminable a partir del modelo matemático de los procesos de agregación y fragmentación de los anillos de Saturno. Es más, Determinamos que estos regímenes periódicos conducen a un ciclo límite estable, lo cual es muy sorprendente para un modelo bajo la ley de conservación de masas, donde se espera encontrar soluciones de equilibrio estable. Como nuestros principales resultados provienen de simulaciones numéricas, esperamos atraer el interés de la comunidad matemática por la elaboración de pruebas analíticas rigurosas de los fenómenos presentados. De todas formas, inferimos que esos resultados pueden arrojar alguna luz nueva sobre los fenómenos de grupos periódicos que surgen en el anillo F de Saturno, "dijo el autor principal y científico investigador de Skoltech Sergey Matvee