En sus últimas horas de vida, las observaciones de la nave podrían revelar los orígenes de los anillos del planeta y una decena de misterios más.
Este final que convertirá a la sonda en fuego, es más que un efecto dramático pues garantiza asegurarse que las lunas saturnianas astrobiológicamente interesantes como Titán y Encelado, permanezcan inmaculadas, no contaminadas, por cualquier microbio que pueda haber hecho autostop en Cassini desde las habitaciones limpias de la NASA hasta el sistema solar exterior. A cambio del drágico final, la Cassini conseguirá una inestimable información y fotografía inéditas del planeta y sus anillos durante éste gran final. Además, permitirá a los científicos resolver algunos de los misterios del planeta anillado. ¿Cuánto dura el día del planeta? ¿Qué tamaño tienen sus anillos? Aunque aparentemente simples, estas preguntas son en realidad bastante complejas, y tienen implicaciones de largo alcance para nuestra comprensión de Saturno. Sólo ahora, cuando su aventura termina, Cassini está en condiciones de responder.
¿Cúanto dura un día en Saturno?
Se podría pensar que, después de estudiar el planeta durante siglos a través de telescopios y durante décadas con naves espaciales, los científicos sabrían exactamente cuánto dura un día en Saturno. Si se tartara de un planeta rocoso, conocerlo sería bien fácil; un día de un planeta rocoso es tan simple como escoger una característica de superficie conveniente -un cráter, digamos- y medir cuánto tiempo lleva el sol en levantarse y ponerse sobre él. Este enfoque no funciona para Saturno y otros planetas gigantes de gas, porque no tienen superficies accesibles, y sus nubes son continuamente agitadas y empujadas por los vientos.
Para medir los días de esos mundos, los científicos deben mirar bajo las nubes siempre cambiantes. Al medir el giro de los campos magnéticos producidos por el hidrógeno metálico altamente comprimido en el núcleo de un gigante gaseoso, pueden medir el giro del núcleo, que es la aproximación más cercana a un día que se puede esperar en un mundo gaseoso. «Un campo magnético se genera en el interior de un planeta [gas-gigante]», dice William Kurth, líder del equipo de Radio y Plasma Wave Science de Cassini. «Es muy sencillo medir las periodicidades e intensidades y determinar la tasa de rotación en el interior del planeta».
Saber cuánto tiempo toma el planeta girar es clave para entender las tormentas que se enfurecen en su atmósfera. Sin saber cuan rápido las capas internas debajo de ella giran, es difícil si no imposible calibrar las velocidades y los orígenes de los vientos saturnianos. «La velocidad es relativa a algún marco, y desafortunadamente para Saturno, no tenemos un marco bien definido», dice Kurth.
Los campos magnéticos de los otros gigantes gaseosos del Sol están significativamente inclinados en relación con sus ejes de rotación, creando un contraste que hace que las dimensiones de los campos magnéticos sean más fáciles de discernir. Saturno es diferente; su campo y rotación se alinean casi perfectamente, haciendo que su giro sea mucho más difícil de descifrar. A pesar de esto, las mediciones cuidadosas de la nave espacial Voyager de la NASA durante los vuelos aéreos del planeta fijaron la longitud del día de Saturno en aproximadamente 10,7 horas – y antes de que Cassini fuera lanzado, muchos científicos confiaban en que el caso estaba cerrado.
Eso cambió cuando Cassini alcanzó a Saturno. Mientras orbitaba el planeta, la nave espacial reveló que la rotación del campo magnético de Saturno varía, oscilando entre 10.6 y 10.8 horas. Es más, el giro del campo magnético es sorprendentemente deforme, exhibiendo tasas de rotación en los polos norte y sur de Saturno que parecen diferir entre sí. «En lugar de aclarar lo que está pasando en Saturno, Cassini ha abierto muchos puzzles», dice Kurth.
En estos últimos momentos de la Cassini, Kurth y otros investigadores esperan encontrar manchas en el campo magnético, regiones de magnetismo más fuerte o más débil similares a las que existen en el campo magnético de la Tierra. La nave espacial debe estar «extremadamente cerca» para poder estimar esas zonas, dice. Si Cassini rastrea uno de estos «bultos» mientras gira, puede resolver la cuestión de cuánto dura un día. «En ese sentido, la masa está actuando como ese cráter que no podemos ver», dice Kurth.
Anillos brillantes, orígenes borrosos
De los múltiples conjuntos de anillos que rodean a Saturno, los anillos A, B y C son los más grandes. Los anillos A y C son delgados y nebulosos, mientras que el anillo B, entre ambos, es más ancho y grueso. El anillo D más pequeño se encuentra más cerca del planeta. Nadie sabe exactamente cuántos son los anillos, cuánta masa contienen o de dónde vinieron – y las respuestas a los tres están relacionadas. «Si conoces la respuesta a una de esas preguntas, realmente, al final, sabes la respuesta a todas ellas», dice Mark Showalter, co-investigador del Espectrómetro de infrarrojos Cassini. Así de intimamente se encuentran ligados.
De los tres misterios, la masa es la más fundamental, y la que Cassini medirá directamente. Pequeñas ondulaciones provocadas por las lunas revelan las densidades de los anillos A y C cuando la luz brilla a través de ellos. Cuando se emparejan con los tamaños de los anillos, estas ondas de densidad permiten a los investigadores calcular sus masas. Pero el anillo B es más grueso, y no deja pasar la luz, por lo que su masa sigue siendo un misterio.
Cassini espera cambiar eso durante sus flybys finales. Mientras navega cerca del anillo, emitirá una señal de radio a la Tierra. La atracción gravitacional del anillo B debería causar cambios extremadamente diminutos en la longitud de onda de la señal, permitiendo a los científicos medir directamente la masa. Al fijar la masa del anillo B, los científicos podrían obtener mejores estimaciones de la edad general del sistema de anillos. «Hay un debate en curso sobre si los anillos fueron creados en los primeros años del sistema solar hace 4.500 millones de años o más como hace 100 millones de años», dice el científico participante Cassini Matthew Tiscareno.
Estudios anteriores han demostrado que los anillos de Saturno están compuestos principalmente de hielo de agua extremadamente puro y altamente reflexivo. Al igual que la nieve recién caída, los anillos de hielo de agua se espera que sean muy brillantes si son muy jóvenes, gradualmente oscureciendo a través del polvo acumulado a medida que envejecen. Sin embargo, la tasa de oscurecimiento puede depender no sólo de la afluencia de polvo, sino también de la masa total y de la dinámica interna de los anillos.
Anteriormente, en su misión, Cassini midió la tasa de polvo y otros desechos que caían sobre los anillos, pero los resultados eran desconcertantes. Extrapolaciones simples sugieren que si son miles de millones de años, los anillos deberían haber sido oscurecidos por las cantidades observadas de polvo, sin embargo, siguen brillando extremadamente. Una solución plausible es que la masa total del anillo B es mucho mayor de lo anticipado, lo que le permite absorber y ocultar el polvo de manera efectiva. El científico interdisciplinario de Cassini Jeff Cuzzi compara esto con chorros de un cuentagotas de tinta en una marco de pintura blanca contra un tambor de aceite lleno de pintura. La pintura en el recipiente pequeño se volvería gris, pero en el tambor desaparecerían las gotas oscuras. Según Cuzzi, la masa y la cantidad de material que fluye se han debatido durante años. Ahora, dice, «Cassini está a punto de ser capaz de determinar ambos números». En contraste con el «anillos masivos, relativamente viejos», podría ser simplemente que los anillos de Saturno son jóvenes y no hubieran tenido suficiente Tiempo para que se cubra de polvo.
«Mi predicción es que vamos a descubrir que [el anillo B] no es masivo en absoluto», dijo el investigador de anillos Paul Estrada. «Eso básicamente haría un muy, muy fuerte argumento de que los anillos son bastante jóvenes». Incluso si los anillos resultan ser masivos, dice Estrada, podrían señalarnos su juventud – el anillo B podría simplemente haber tenido menos tiempo para esparcirse.
Aunque los expertos pueden actualmente no tener consenso sobre la masa y la edad de los anillos, en general coinciden en que los anillos deben haber sido formados por la destrucción de un gran objeto lunar. ¿Pero ese objeto provenía de fuera del sistema de Saturno o de algún lugar interno?
En sus primeras épocas, cuando el sistema solar estaba lleno de los desechos rocosos y los deshechos restantes de la formación del planeta, Saturno podría haber arrebatado y desgarrado a un intruso del tamaño de la luna, dando por resultado los anillos hace varios millones de años. Eso no es tan probable para un anillo más joven, porque la mayor parte de los objetos grandes desaparecieron hace miles de millones de años.
En cambio, si los anillos son jóvenes, podrían haber nacido de una de las propias lunas de Saturno. En 2016, el científico del Instituto SETI Matija propuso que la atracción gravitatoria del sol podría haber creado inestabilidades en las órbitas del séquito lunar de Saturno, cuyo resultado sería la muerte de una luna hace sólo unos cientos de millones de años.
Aunque la resistente nave espacial Cassini está condenada, su legado seguirá vivo en los datos que envía a casa en sus horas finales. «Hay mucha controversia, y una vez que Cassini mida la masa de los anillos, entonces los debates van a empezar de nuevo», dice Estrada.
Fuentes: Scientific America – «Cassini’s «Grand Finale» Could Solve Saturn’s Lingering Mysteries» – Autor: Nola Taylor Redd – Aug 22, 2017