La sonda Cassini pudo probar que cae lluvia desde los anillos de Saturno

Está lloviendo en Saturno. Cada segundo, los anillos del planeta derraman, tal vez, cientos de kilos de hielo, moléculas orgánicas y otras partículas pequeñas en forma de nubes gigantes de gas.

Ahora, finalmente los científicos pueden observar bien la interacción compleja y extraordinaria entre Saturno y sus anillos—gracias a la nave espacial Cassini de la NASA, que recorrió 22 veces los anillos y el planeta durante sus últimas semanas de vida, engullando la lluvia de los anillos.

Comprender esa complejidad no es solo una labor esotérica. Es un paso hacia la resolución de uno de los misterios más duraderos del sistema de Saturno: el origen y la antigüedad de los brazaletes más famosos del sistema solar. Conocer la composición de los anillos y el ritmo en que derraman las partículas es crucial para descubrir las pistas sobre la historia del planeta.

“¿Tenemos la suficiente suerte como para estar en el periodo de tiempo de los magníficos anillos de Saturno?”, se pregunta Sean Hsu de la Universidad de Colorado Boulder. "También es fascinante pensar que si un anillo gigante se pudo formar recientemente, eso tiene consecuencias en las otras lunas heladas de Saturno", agrega.

Días lluviosos

La lluvia de materia que cae desde los anillos de Saturno no es una sorpresa; las teorías y las observaciones la han sugerido por décadas. Pero nunca ha sido claro cómo la materia se mueve por el sistema, cuánto cae de los cielos de Saturno, o cómo se forma la química de la parte superior de las nubes debajo de ellas.

Aparecieron tres informes con detalles de la lluvia de los anillos en tres documentos de la revista Science. Los documentos de los anillos son parte de un paquete de observaciones realizadas por Cassini durante el ocaso de su existencia, justo antes de la que nave espacial haga su Grand Finale al caer en Saturno a finales del 2017.

Mientras pasaba zumbando por el espacio que existe entre Saturno y sus anillos, Cassini viajaba a aproximadamente 108.000 kilómetros por hora — una velocidad mucho pero mucho más rápida de lo que los instrumentos de a bordo podían soportar conforme a su diseño. Las consecuencias de dicha velocidad presentaron un desafío para los científicos que intentaban interpretar la información.

“Todos han luchado intensamente e ingeniosamente para descifrar lo que los instrumentos estaban revelando", señala Jack Connerney de NASA. "Esto está totalmente fuera del ámbito de su diseño y de su experiencia".

Mientras se encontraba en el estrecho espacio, Cassini midió la masa de los anillos, la gravedad del planeta y su campo magnético, así como también se tragó cientos de pedazos de polvo de lluvia. Rápidamente los tres instrumentos de a bordo, cada uno sensible a diferentes estímulos de la lluvia de los anillos, se pusieron a trabajar estudiando las partículas ingeridas. No es de extrañar que los científicos no hayan encontrado exactamente lo que esperaban.

En primer lugar, hay una completamente imprevista capa de partículas flotando por los cielos de Saturno, una pelusa nanométrica que colisiona con las moléculas atmosféricas que, con el tiempo, se va metiendo y cayendo por todo el ecuador de Saturno.

"Estas partículas eran completamente desconocidas antes del Grand Finale", cuenta Hsu.

Otros instrumentos identificaron moléculas orgánicas en la lluvia de los anillos—cosas como metano, butano y propano— y montones de granos ricos en silicatos con destino a Saturno. Las partículas que transportan fuertes cargas eléctricas caen predominantemente en el hemisferio sur de Saturno, porque siguen las lineas del campo magnético del planeta. Otras tienden a dejar sus huellas por todo el ecuador del planeta.

Los científicos no vieron tanta agua helada como esperaban, dado que esta constituye entre el 95 y el 99 por ciento de los anillos del planeta. Jeff Cuzzi del Centro de Investigación Ames de la NASA cree que hay una explicación para la escasez de agua helada: un cinturón de radiación que no fue detectado previamente dentro del anillo D del planeta que quita el agua de los conglomerados helados. Con este escenario, las partículas detectadas más cerca del planeta podrían ser restos de materiales resistentes a la radiación, como por ejemplo silicatos y materia orgánica.

Ritmo de los anillos

Aún más desconcertante es que los tres equipos dieron estimativos considerablemente distintos sobre la cantidad de material que cae en la atmósfera de Saturno. Probablemente este es el resultado de medir diferentes materiales en varias ubicaciones del planeta.

En el extremo inferior, un equipo sugiere que, por segundo, caen aproximadamente 4,5 kilos de nanogranos desde el anillo D, el brazalete más interno de Saturno. En el extremo superior, la lluvia comprende unos 44.900 kilos de partículas de agua helada, material orgánico y silicatos que caen cada segundo.

Los científicos creen que es posible que un aumento temporario de lluvia, tal vez debido a un reciente impacto de cometas, pueda explicar ese mayor número. Pero, si es estable, ese número no tiene sentido, afirma Cuzzi. No hay suficiente masa en los anillos para soportar ese nivel de lluvia por todos los eones que los anillos probablemente hayan vivido.

Y, aunque es claro que Saturno esta arrojando lluvia de anillos en el planeta, indica Cuzzi, es demasiado pronto para intentar y usar los ritmos dispares a fin de estimar cualquier cosa sobre la antigüedad de los anillos, que parece ser bastante joven por otras razones.

"La idea de que puedes establecer la antigüedad de los anillos al medir la cantidad de masa proveniente de ellos, en principio, es buena", señala Cuzzi. "Pero como muchas otras buenas ideas, es complicada en la práctica".

Luna desmantelada

Sin embargo, los nuevos resultados de Cassini están ayudando con otro misterio: ¿qué creó los anillos en un comienzo? La información que hoy tenemos apunta hacia un luna o cometa desmantelado, basado en las composiciones compartidas de ambos cuerpos.

Además, Cuzzi señala que hay un extraño grupo de material rico en silicato enterrado en el anillo C de Saturno, que es exactamente el tipo de cosa que esperarías ver si una luna es desmantelada. Mientras la luna crecía y su interior se calentaba, las rocas ricas en silicato podrían haberse derretido y hundido en el centro, mientras que otros materiales más livianos y helados podrían haberse formado en el manto.

A medida que hipotéticamente Saturno desmantelaba esta luna, los escombros del centro de la misma podrían haberse alojado en la espesa hilera del anillo C mientras que el manto helado y acuoso formaba los brillosos anillos A y B.

Cómo podría haber ocurrido eso recientemente—dentro de los últimos cientos de millones de años—en un sistema que, supuestamente había estado bastante estable por mil millones de años es una cuestión aún no resuelta, como lo son también los detalles sobre cómo el planeta y su luna desmantelada interactúan.

"La historia final todavía no fue escrita", señala Connerney. "Pero el bosquejo de muchos de los capítulos ya está listo".