Datos de Cassini desvelan que cae lluvia de los anillos de Saturno

Llueve en Saturno. Cada segundo, los anillos del planeta podrían arrojar miles de kilogramos de hielo de agua, moléculas orgánicas y otras partículas diminutas sobre las nubes del gigante gaseoso.

Ahora, los científicos por fin pueden echar un vistazo a la compleja interacción entre Saturno y sus anillos gracias a la sonda Cassini de la NASA, que pasó 22 veces entre los anillos y el planeta durante sus últimas semanas de vida, engullendo lluvia anular a su paso.

Comprender dicha complejidad no es solo una empresa esotérica. Es también un paso para resolver uno de los misterios más duraderos del sistema de Saturno: el origen y la edad de los anillos más famosos del sistema solar. Conocer la composición de los anillos y el ritmo al que llueven partículas es fundamental para desentrañar pistas acerca de la historia del planeta.

«¿Somos lo bastante afortunados como para estar viviendo una época en la que Saturno tiene estos anillos majestuosos?», se pregunta Sean Hsu, de la Universidad de Colorado, Boulder. «También resulta fascinante pensar que, si un anillo enorme pudiera haberse formado recientemente, esto tendría implicaciones para las otras lunas heladas de Saturno».

Días lluviosos

El material que llueve desde los anillos de Saturno no es sorprendente. Varias teorías y observaciones lo han sugerido durante décadas. Pero lo que no estaba claro era cómo se desplazaba el material por el sistema, qué cantidad caía desde los cielos de Saturno o cómo modificaba la composición química de las nubes subyacentes.

Se han publicado informes acerca de la lluvia anular en tres artículos científicos en la revista Science. Los artículos sobre los anillos forman parte de una serie de observaciones realizadas por Cassini durante los últimos días de su existencia, justo antes de que la sonda se precipitara hacia Saturno en su gran final en 2017.

Mientras zumbaba por el hueco entre Saturno y sus anillos, Cassini viajaba a unos 107.000 kilómetros por hora, muchísimo más rápido de lo que el instrumental que llevaba a bordo estaba diseñado para soportar. Las consecuencias de dicha velocidad supusieron un desafío para los científicos que intentaban interpretar sus datos.

«Todos han luchado vigorosamente, e inteligentemente, para desentrañar lo que revelaban sus instrumentos», afirma Jack Connerney, de la NASA. «Está completamente fuera del ámbito de su diseño y su experiencia».

Mientras se encontraba en esa estrecha brecha, Cassini midió la masa de los anillos, la gravedad del planeta y su campo magnético, y también se tragó cientos de fragmentos del material anular. Tres instrumentos, cada uno sensible a un «sabor» diferente de lluvia anular, se pusieron manos a la obra y estudiaron las partículas ingeridas. Como era de esperar, los científicos descubrieron justo lo que esperaban.

Para empezar, existe una capa de partículas totalmente imprevista que flota en los cielos de Saturno, una pelusa nanométrica que colisiona con las moléculas atmosféricas y finalmente deriva hacia el interior, lloviendo a lo largo del ecuador de Saturno.

«Estas partículas eran completamente desconocidas antes de las órbitas del gran final [de Cassini]», afirma Hsu.

Otros instrumentos identificaron moléculas orgánicas en la lluvia anular —elementos como metano, butano y propano— y una gran cantidad de granos ricos en silicato. Las partículas que transportan fuertes cargas eléctricas caen predominantemente en el hemisferio sur del planeta, ya que siguen las líneas de su campo magnético. Otras tienden a dejar sus huellas sobre el ecuador del planeta.

Los científicos no observaron tanto hielo de agua como esperaban, teniendo en cuenta que representa entre el 95 y el 99 por ciento de la composición de los anillos del planeta. Jeff Cuzzi, del Centro de Investigación Ames de la NASA, cree que existe una explicación para la falta de hielo de agua: un cinturón desconocido de radiación atrapado dentro del anillo D del planeta que retira agua de conglomerados helados. En ese caso, las partículas detectadas más cerca del planeta serían pepitas sobrantes de materiales resistentes a la radiación, como silicatos y partículas orgánicas.

La cantidad de material

Lo que resulta más sorprendente es que los tres equipos calcularon estimaciones bastante diferentes respecto a la cantidad de material que cae en la atmósfera de Saturno, lo que probablemente se deba a la medición de materiales distintos en diversos lugares alrededor del planeta.

En el límite inferior, un equipo sugiere que caen unos 4,5 kilogramos por segundo de nanogranos desde el anillo D, el más interior de Saturno. En el límite superior, la lluvia podría contener la friolera de 44.000 kilogramos de hielo de agua en partículas, compuestos orgánicos y silicatos que caen cada segundo.

La cifra superior podría tener una explicación plausible: un aumento temporal de las precipitaciones, quizá por la reciente colisión de un cometa. Pero dicha cifra, según Cuzzi, no tiene sentido si es estable. Los anillos carecen de masa suficiente como para soportar dicho nivel de lluvia durante los posibles eones de vida de los anillos.

Aunque está claro que Saturno descarga lluvia anular en el planeta, Cuzzi explica que es demasiado pronto como para intentar utilizar los ritmos dispares para estimar cualquier dato relacionado con la edad de los anillos, que parecen ser bastante jóvenes por otros motivos.

«La idea de que puedes datar los anillos midiendo la cantidad de masa que cae de ellos parece buena, en principio», afirma Cuzzi. «Pero como muchas buenas ideas, es complicada en la práctica».

Una luna destrozada

Por otra parte, los nuevos resultados de Cassini también aportan información para resolver otro misterio: ¿qué formó los anillos? Los datos con los que cuentan apuntan a una luna destrozada o un cometa, basándose en su composición compartida.

Además, Cuzzi señala que existe un inusual cúmulo de material rico en silicatos enterrado en el anillo C de Saturno, que es precisamente lo que se esperaría observar si se destruye una luna. A medida que la luna creció y su interior se calentó, las rocas abundantes en silicatos se habrían fundido y hundido en el núcleo, mientras que en el manto lunar se habrían formado materiales helados más ligeros.

Cuando Saturno desgarró su hipotética luna, los escombros del núcleo lunar podrían haberse quedado alojados en la densa franja del anillo C mientras el manto acuoso helado formaba los brillantes anillos A y B.

Otra incógnita es cómo podría haber ocurrido esto hace relativamente poco —es decir, en los últimos 200 millones de años— en un sistema que ha permanecido estable durante miles de millones de años, así como los detalles restantes sobre la interacción entre el planeta y su luna despedazada.

«La historia final todavía no se ha escrito. Pero tenemos esquemas de sobra para muchos capítulos», afirma Connerney.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.