¿Cuánto dura un día en Saturno?

La belleza del delicado sistema de anillos de Saturno es indiscutible, pero la fascinación humana por ellos no solo es cuestión de estética: esos anillos también pueden desvelarnos historias científicas increíbles.

Un estudio publicado en The Astrophysical Journal ha usado los anillos del planeta para responder a una pregunta sorprendentemente frustrante: ¿cuánto dura un día en Saturno? La respuesta: 10 horas, 33 minutos y 38 segundos.

La revelación es importante porque es «una propiedad fundamental de cualquier planeta del sistema solar», afirma Bill Kurth, físico de la Universidad de Iowa que trabajó en la misión de Cassini de la NASA a Saturno, pero que no participó en el estudio actual. Saber cuánto dura un día en un planeta puede resultar útil para interpretar su campo gravitatorio y su estructura interna. Pero en el caso del planeta anillado, es una variable que los astrónomos han intentado desentrañar durante décadas.

«Saturno es el único planeta cuya rotación es difícil de medir», afirma Matthew Tiscareno, investigador del Instituto SETI que no formó parte del nuevo estudio. Explica que los planetas terrestres poseen rasgos superficiales que pueden rastrearse. No así los otros tres gigantes gaseosos, pero poseen campos magnéticos inclinados que oscilan conforme estos planetas rotan y las perturbaciones pueden utilizarse para averiguar la velocidad de rotación de cada planeta.

Sin embargo, Saturno no colaboraba. Las nubes caóticas y arremolinadas del planeta gaseoso impiden el rastreo adecuado de los rasgos superficiales. Además, diversas sondas que orbitaban Saturno han confirmado que su campo magnético es regular, alineado a la perfección con su polo de rotación. Esto significa que su rotación no produce ningún cambio cuantificable en su campo magnético.

Un instrumento musical

Durante años, no se supo cómo resolver este enigma. Entonces, un equipo de investigación dirigido por Christopher Mankovich, estudiante de posgrado de astronomía y astrofísica en la Universidad de California, Santa Cruz, tuvo una idea.

Los anillos de Saturno no son estáticos en absoluto. A veces ondulan u ondean, normalmente cuando las lunas orbitantes tiran de ellos cuando pasan cerca de todo ese hielo y polvo. Pero estas ondas también pueden ser desencadenadas por las oscilaciones de la materia del enigmático interior de Saturno. Si una masa en movimiento genera cambios localizados en el campo gravitatorio del planeta, también los crea en los anillos.

Se parece a la caja de una batería. Algo golpea el instrumento principal y la caja tiembla como resultado.

«Aunque no puedas escuchar las oscilaciones, Saturno se parece mucho a un instrumento musical», explica Mankovich. «Su timbre, entendido como el conjunto de frecuencias permitidas de sus oscilaciones, está dictado por su estructura general: su forma, tamaño, composición, temperatura, etcétera».

No es muy difícil desencadenar dichas ondas. Si una masa igual a la de una de las lunas de tamaño medio de Saturno se mueve a su alrededor, puede hacer que parte de los anillos ondulen de un lado a otro. Si estos movimientos coinciden con la frecuencia de la órbita de los anillos, resuena y convierte un pequeño «chapoteo» en una onda en espiral claramente observable.

Las propiedades de estas ondas dependen de qué están atravesando y qué las genera. Con esto en mente, el equipo de Mankovich creó un modelo numérico a medida, diseñado para desentrañar cómo sería la estructura interna de Saturno mediante las ondas de los anillos. Su modelo no solo reveló parte de los mecanismos internos del planeta, sino que también logró calcular finalmente la duración de un día en Saturno.

Tiscareno afirma que el equipo ha llevado a cabo «una labor minuciosa y fiable» al resolver esta incógnita persistente.

Una sonda espacial monstruosa

Entonces, ¿por qué se ha tardado tanto? Tiscareno explica que el hecho de que la masa interna de Saturno y su comportamiento errático puedan provocar ondas en los anillos fue evidente por primera vez a principios de los 90. Y una serie de estudios recientes dirigidos por Matthew Hedman, de la Universidad de Idaho, se basa en la idea de desarrollar lo que el equipo denomina cronosismología, o la capacidad de observar lo que ocurre dentro de Saturno empleando las ondas en los anillos, un concepto sugerido por primera vez en 1982.

Según James O’Donoghue, científico planetario del Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA que no participó en el estudio, para desentrañar el misterio se necesitó la ayuda de la gran sonda Cassini

Muchas sondas han visitado Saturno, pero Cassini —una «sonda espacial monstruosa»— orbitó el mundo gigante durante 13 años con un instrumental capaz de observar dichos anillos con una alta resolución sin precedentes. O’Donoghue afirma que esto permitió detectar detalles diminutos que son «imposibles de obtener» empleando telescopios terrestres.

Aunque sabemos que hay algo dentro del gigante gaseoso que provoca la aparición de esas ondas en los anillos, nadie sabe qué podría ser ese algo. Mankovich señala que un nuevo estudio en arXiv.org sugiere que diversos impactos gigantescos en el pasado distante de Saturno podrían ser responsables de desencadenar el caos interno actual.

Pero, por el momento, «el culpable de dichas oscilaciones dentro de Saturno sigue siendo un misterio», afirma.

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