/ martes 18 de diciembre de 2018

¿Por qué Saturno está perdiendo sus anillos?

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si Saturno se formó con los anillos o si el planeta los generó más tarde

Saturno está perdiendo sus icónicos anillos a la tasa máxima estimada de las observaciones de las misiones Voyager 1 y 2 de la NASA realizadas hace décadas.

Según una nueva investigación, los anillos están siendo arrastrados hacia Saturno por la gravedad como una lluvia polvorienta de partículas de hielo bajo la influencia del campo magnético de Saturno.

"Estimamos que esta 'lluvia de anillos' drena una cantidad de productos de agua que podrían llenar una piscina de tamaño olímpico desde los anillos de Saturno en media hora", dijo en un comunicado James O'Donoghue, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

"Solo por esto, todo el sistema de anillos desaparecerá en 300 millones de años, pero a esto se suma el material del anillo que la nave Cassini detectó cayendo en el ecuador de Saturno, lo que reduce la esperanza de vida de los anillos a menos de 100 millones de años de vida. Esto es relativamente corto, en comparación con la edad de Saturno de más de 4.000 millones de años ". O'Donoghue es el autor principal de un estudio sobre la lluvia de anillos de Saturno que aparece en Ícarus el 17 de diciembre.


Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si Saturno se formó con los anillos o si el planeta los generó más tarde. La nueva investigación favorece este último escenario, lo que indica que es poco probable que tengan más de 100 millones de años, ya que el anillo C tardaría tanto en convertirse en lo que es hoy, suponiendo que alguna vez fue tan denso como el anillo B.

"Tenemos la suerte de estar cerca para ver el sistema de anillos de Saturno, que parece estar en medio de su vida útil. Sin embargo, si los anillos son temporales, tal vez no vimos los sistemas de anillos gigantes de Júpiter, Urano y Neptuno, que tienen ¡sólo rizos finos hoy!", añadió O'Donoghue.

Se han propuesto diversas teorías para el origen del anillo. Si el planeta los generó ya evolucionado, los anillos podrían haberse formado cuando chocaron pequeñas lunas heladas en órbita alrededor de Saturno, tal vez porque sus órbitas fueron perturbadas por un tirón gravitacional de un asteroide o cometa que pasaba.

Los primeros indicios de que existía la lluvia de anillos provinieron de las observaciones de Voyager de fenómenos aparentemente no relacionados: variaciones peculiares en la atmósfera superior (ionosfera) con carga eléctrica de Saturno, variaciones de densidad en los anillos de Saturno y un trío de bandas oscuras y estrechas que rodean el planeta en las latitudes medias del norte.

Estas bandas oscuras aparecieron en imágenes de la brumosa atmósfera superior de Saturno (estratosfera) realizada por la misión Voyager 2 de la NASA en 1981.

En 1986, Jack Connerney, del centro Goddard, publicó un artículo en Geophysical Research Letters que vinculaba esas estrechas bandas oscuras a la forma del enorme campo magnético de Saturno, y proponía que las partículas de hielo cargadas eléctricamente de los anillos de Saturno fluían por las líneas invisibles del campo magnético, arrojando agua a la atmósfera superior de Saturno donde emergieron estas líneas del planeta. La afluencia de agua de los anillos, que aparece en latitudes específicas, arrastra la neblina estratosférica, haciéndola aparecer oscura en la luz reflejada, produciendo las estrechas bandas oscuras capturadas en las imágenes del Voyager.


Los anillos de Saturno son en su mayoría trozos de hielo de agua que varían en tamaño desde granos de polvo microscópicos hasta cantos rodados de varios metros de ancho. Las partículas del anillo quedan atrapadas en un acto de equilibrio entre la atracción de la gravedad de Saturno, que quiere atraerlas hacia el planeta, y su velocidad orbital, que quiere lanzarlas hacia el espacio.

Las partículas diminutas pueden cargarse eléctricamente por la luz ultravioleta del Sol o por las nubes de plasma que emanan del bombardeo micrometeoroide de los anillos. Cuando esto sucede, las partículas pueden sentir el tirón del campo magnético de Saturno, que se curva hacia el planeta en los anillos de Saturno. En algunas partes de los anillos, una vez cargados, el equilibrio de fuerzas sobre estas diminutas partículas cambia dramáticamente, y la gravedad de Saturno las empuja a lo largo de las líneas del campo magnético hacia la atmósfera superior.

Una vez allí, las partículas del anillo helado se evaporan y el agua puede reaccionar químicamente con la ionosfera de Saturno. Un resultado de estas reacciones es un aumento en la vida útil de las partículas cargadas eléctricamente llamadas iones H3 +, que se componen de tres protones y dos electrones. Cuando son energizados por la luz solar, los iones H3 + brillan en luz infrarroja, que fue observado por el equipo de O'Donoghue utilizando instrumentos especiales conectados al telescopio Keck en Mauna Kea, Hawai.


Sus observaciones revelaron bandas brillantes en los hemisferios norte y sur de Saturno donde las líneas del campo magnético que se cruzan con el plano del anillo entran en el planeta. Ellos analizaron la luz para determinar la cantidad de lluvia del anillo y sus efectos en la ionosfera de Saturno. Encontraron que la cantidad de lluvia coincide bastante bien con los valores sorprendentemente altos obtenidos más de tres décadas antes por Connerney y sus colegas, con una región en el sur que recibe la mayor parte.

El equipo también descubrió una banda brillante en una latitud más alta en el hemisferio sur. Aquí es donde el campo magnético de Saturno se cruza con la órbita de Encelado, una luna geológicamente activa que dispara géiseres de hielo de agua al espacio, lo que indica que algunas de esas partículas también están lloviendo sobre Saturno. "Eso no fue una completa sorpresa", dijo Connerney.

"También identificamos a Encélado y al anillo en E como una fuente abundante de agua, sobre la base de otra banda estrecha y oscura en esa vieja imagen de la Voyager". Se cree que los géiseres, observados por primera vez por los instrumentos Cassini en 2005, provienen de un océano de agua líquida debajo de la superficie congelada de la pequeña luna. Su actividad geológica y el océano acuático hacen de Encélado uno de los lugares más prometedores para buscar vida extraterrestre.

Al equipo le gustaría ver cómo cambia la lluvia de anillos con las estaciones en Saturno. A medida que el planeta avanza en su órbita de 29,4 años, los anillos se exponen al Sol en diversos grados. Dado que la luz ultravioleta del Sol carga los granos de hielo y los hace responder al campo magnético de Saturno, la exposición variable a la luz solar debería cambiar la cantidad de lluvia de anillos.


Saturno está perdiendo sus icónicos anillos a la tasa máxima estimada de las observaciones de las misiones Voyager 1 y 2 de la NASA realizadas hace décadas.

Según una nueva investigación, los anillos están siendo arrastrados hacia Saturno por la gravedad como una lluvia polvorienta de partículas de hielo bajo la influencia del campo magnético de Saturno.

"Estimamos que esta 'lluvia de anillos' drena una cantidad de productos de agua que podrían llenar una piscina de tamaño olímpico desde los anillos de Saturno en media hora", dijo en un comunicado James O'Donoghue, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

"Solo por esto, todo el sistema de anillos desaparecerá en 300 millones de años, pero a esto se suma el material del anillo que la nave Cassini detectó cayendo en el ecuador de Saturno, lo que reduce la esperanza de vida de los anillos a menos de 100 millones de años de vida. Esto es relativamente corto, en comparación con la edad de Saturno de más de 4.000 millones de años ". O'Donoghue es el autor principal de un estudio sobre la lluvia de anillos de Saturno que aparece en Ícarus el 17 de diciembre.


Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si Saturno se formó con los anillos o si el planeta los generó más tarde. La nueva investigación favorece este último escenario, lo que indica que es poco probable que tengan más de 100 millones de años, ya que el anillo C tardaría tanto en convertirse en lo que es hoy, suponiendo que alguna vez fue tan denso como el anillo B.

"Tenemos la suerte de estar cerca para ver el sistema de anillos de Saturno, que parece estar en medio de su vida útil. Sin embargo, si los anillos son temporales, tal vez no vimos los sistemas de anillos gigantes de Júpiter, Urano y Neptuno, que tienen ¡sólo rizos finos hoy!", añadió O'Donoghue.

Se han propuesto diversas teorías para el origen del anillo. Si el planeta los generó ya evolucionado, los anillos podrían haberse formado cuando chocaron pequeñas lunas heladas en órbita alrededor de Saturno, tal vez porque sus órbitas fueron perturbadas por un tirón gravitacional de un asteroide o cometa que pasaba.

Los primeros indicios de que existía la lluvia de anillos provinieron de las observaciones de Voyager de fenómenos aparentemente no relacionados: variaciones peculiares en la atmósfera superior (ionosfera) con carga eléctrica de Saturno, variaciones de densidad en los anillos de Saturno y un trío de bandas oscuras y estrechas que rodean el planeta en las latitudes medias del norte.

Estas bandas oscuras aparecieron en imágenes de la brumosa atmósfera superior de Saturno (estratosfera) realizada por la misión Voyager 2 de la NASA en 1981.

En 1986, Jack Connerney, del centro Goddard, publicó un artículo en Geophysical Research Letters que vinculaba esas estrechas bandas oscuras a la forma del enorme campo magnético de Saturno, y proponía que las partículas de hielo cargadas eléctricamente de los anillos de Saturno fluían por las líneas invisibles del campo magnético, arrojando agua a la atmósfera superior de Saturno donde emergieron estas líneas del planeta. La afluencia de agua de los anillos, que aparece en latitudes específicas, arrastra la neblina estratosférica, haciéndola aparecer oscura en la luz reflejada, produciendo las estrechas bandas oscuras capturadas en las imágenes del Voyager.


Los anillos de Saturno son en su mayoría trozos de hielo de agua que varían en tamaño desde granos de polvo microscópicos hasta cantos rodados de varios metros de ancho. Las partículas del anillo quedan atrapadas en un acto de equilibrio entre la atracción de la gravedad de Saturno, que quiere atraerlas hacia el planeta, y su velocidad orbital, que quiere lanzarlas hacia el espacio.

Las partículas diminutas pueden cargarse eléctricamente por la luz ultravioleta del Sol o por las nubes de plasma que emanan del bombardeo micrometeoroide de los anillos. Cuando esto sucede, las partículas pueden sentir el tirón del campo magnético de Saturno, que se curva hacia el planeta en los anillos de Saturno. En algunas partes de los anillos, una vez cargados, el equilibrio de fuerzas sobre estas diminutas partículas cambia dramáticamente, y la gravedad de Saturno las empuja a lo largo de las líneas del campo magnético hacia la atmósfera superior.

Una vez allí, las partículas del anillo helado se evaporan y el agua puede reaccionar químicamente con la ionosfera de Saturno. Un resultado de estas reacciones es un aumento en la vida útil de las partículas cargadas eléctricamente llamadas iones H3 +, que se componen de tres protones y dos electrones. Cuando son energizados por la luz solar, los iones H3 + brillan en luz infrarroja, que fue observado por el equipo de O'Donoghue utilizando instrumentos especiales conectados al telescopio Keck en Mauna Kea, Hawai.


Sus observaciones revelaron bandas brillantes en los hemisferios norte y sur de Saturno donde las líneas del campo magnético que se cruzan con el plano del anillo entran en el planeta. Ellos analizaron la luz para determinar la cantidad de lluvia del anillo y sus efectos en la ionosfera de Saturno. Encontraron que la cantidad de lluvia coincide bastante bien con los valores sorprendentemente altos obtenidos más de tres décadas antes por Connerney y sus colegas, con una región en el sur que recibe la mayor parte.

El equipo también descubrió una banda brillante en una latitud más alta en el hemisferio sur. Aquí es donde el campo magnético de Saturno se cruza con la órbita de Encelado, una luna geológicamente activa que dispara géiseres de hielo de agua al espacio, lo que indica que algunas de esas partículas también están lloviendo sobre Saturno. "Eso no fue una completa sorpresa", dijo Connerney.

"También identificamos a Encélado y al anillo en E como una fuente abundante de agua, sobre la base de otra banda estrecha y oscura en esa vieja imagen de la Voyager". Se cree que los géiseres, observados por primera vez por los instrumentos Cassini en 2005, provienen de un océano de agua líquida debajo de la superficie congelada de la pequeña luna. Su actividad geológica y el océano acuático hacen de Encélado uno de los lugares más prometedores para buscar vida extraterrestre.

Al equipo le gustaría ver cómo cambia la lluvia de anillos con las estaciones en Saturno. A medida que el planeta avanza en su órbita de 29,4 años, los anillos se exponen al Sol en diversos grados. Dado que la luz ultravioleta del Sol carga los granos de hielo y los hace responder al campo magnético de Saturno, la exposición variable a la luz solar debería cambiar la cantidad de lluvia de anillos.


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