Los anillos de Saturno tienen unos 100 millones de años, pero no está claro cómo pudieron formarse tan recientemente. El gigante con cinturón gira en un ángulo de 26.7 grados en relación con el plano en el que orbita alrededor del sol.
Como inclinación de saturno precesos, como un trompo, casi al mismo ritmo que la órbita de Neptuno, los astrónomos han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que esta inclinación resulta de las interacciones gravitatorias con su vecino Neptuno.
Si bien los dos planetas pueden haber estado sincronizados alguna vez, los astrónomos de MIT y otras universidades han descubierto que Saturno desde entonces ha eludido la atracción de Neptuno.
¿Qué causó este realineamiento de los planetas?
El equipo presenta una nueva hipótesis. Propusieron que el sistema de Saturno contenía previamente una luna adicional llamada Chrysalis. Junto con otras lunas, Chrysalis orbitó Saturno durante varios miles de millones de años, tirando y tirando del planeta de una manera que mantuvo su inclinación, u "oblicuidad", en resonancia con Neptuno.
Sin embargo, se cree que Chrysalis se volvió inestable hace unos 160 millones de años y se acercó demasiado a su planeta en un encuentro rasante, que destrozó el satélite. La pérdida de la luna fue suficiente para liberar a Saturno de la atracción de Neptuno y darle la inclinación actual. Además, una fracción de los fragmentos de Chrysalis podría haber permanecido suspendida en órbita, eventualmente rompiéndose en pequeños trozos de hielo para formar los anillos característicos del planeta.
Los astrónomos sugieren que esta luna perdida podría explicar dos misterios de larga data: la inclinación actual de Saturno y la edad de sus anillos, que se estima que tienen unos 100 millones de años, mucho más jóvenes que el propio planeta.
Jack Wisdom, profesor de ciencias planetarias en el MIT y autor principal del nuevo estudio, dijo: "Al igual que la crisálida de una mariposa, este satélite estuvo inactivo durante mucho tiempo y de repente se activó y surgieron los anillos".
A principios de la década de 2000, los científicos plantearon la hipótesis de que Saturno tenía un eje inclinado debido a su resonancia gravitatoria o conexión con Neptuno. Sin embargo, Cassini, una nave espacial de la NASA que orbitó Saturno de 2004 a 2017, hizo descubrimientos que le dieron al problema un nuevo ángulo. TitanSe descubrió que , el satélite más grande de Saturno, estaba migrando desde Saturno a una velocidad de aproximadamente 11 centímetros por año, más rápido de lo previsto. Esta rápida migración y su atracción gravitacional permitieron a los científicos concluir que la luna probablemente fue la responsable de inclinar y mantener a Saturno en resonancia con Neptuno.
Jack Wisdom, profesor de ciencias planetarias en el MIT y autor principal del nuevo estudio, dijo: “Para avanzar en el problema, tuvimos que determinar el momento de inercia de Saturno”.
En este nuevo estudio, los científicos buscaron precisar el momento de inercia de Saturno utilizando algunas de las últimas observaciones tomadas por Cassini en su "Gran Final", una fase de la misión durante la cual la nave espacial hizo un acercamiento extremadamente cercano para mapear con precisión el campo gravitatorio. alrededor de todo el planeta. El campo gravitatorio se puede utilizar para determinar la distribución de la masa en el planeta.
Modelaron el interior de Saturno e identificaron una distribución de masa que coincidía con el campo gravitacional que observó Cassini. Sorprendentemente, este momento de inercia recientemente identificado colocó a Saturno cerca pero justo fuera de la resonancia con Neptuno. Es posible que los planetas hayan estado sincronizados alguna vez, pero ya no lo están.
Comenzaron realizando simulaciones para desarrollar la dinámica orbital de Saturno y sus lunas atrás en el tiempo. Querían determinar si alguna inestabilidad natural entre los satélites existentes podría haber influido en la inclinación del planeta. Esta búsqueda resultó vacía.
Para comprender mejor cómo cambia el eje de rotación de un planeta con el tiempo, conocido como precesión, los científicos volvieron a examinar las ecuaciones matemáticas que lo describen. Un término en esta ecuación tiene contribuciones de todos los satélites. El equipo razonó que si se eliminaba un satélite de esta suma, podría afectar la precesión del planeta.
Al ejecutar simulaciones, los científicos determinaron las propiedades de Chrysalis, incluida su masa y radio orbital, y la dinámica orbital que se requeriría para sacar a Saturno de la resonancia. Concluyen que la resonancia entre Saturno y Neptuno causó la inclinación actual del planeta, y la pérdida del satélite Chrysalis, aproximadamente del tamaño de la tercera luna más grande de Saturno, Iapetus, permitió a Saturno evitar la resonancia.
Los científicos señalaron, “En algún momento entre hace 200 y 100 millones de años, Chrysalis entró en una zona orbital caótica, experimentó varios encuentros cercanos con Iapetus y Titán, y finalmente se acercó demasiado a Saturno, en un encuentro rasante que hizo pedazos el satélite, dejando una pequeña fracción para rodea el planeta como un anillo lleno de escombros.
"La pérdida de Chrysalis explica la precesión de Saturno y su inclinación actual, así como la formación tardía de sus anillos".
Sabiduría dijo, “Es una historia bastante buena, pero como cualquier otro resultado, tendrá que ser examinada por otros. Pero parece que este satélite perdido era solo una crisálida, esperando su inestabilidad”.
Referencia de la revista:
- Jack Sabiduría et al. La pérdida de un satélite podría explicar la oblicuidad y los anillos jóvenes de Saturno. CIENCIA. DOI: 10.1126/ciencia.abn1234
