Misteriosas montañas en los anillos de Saturno

Los anillos de Saturno pueden parecer un sistema estático y tranquilo, pero la realidad es que está lleno de estructuras realmente complejas. Como las ondulaciones observadas en los límites de alguno de sus anillos, que se elevan varios kilómetros sobre el plano principal del anillo y que tienen su origen en lunas y sublunas varias.

 

Los anillos de Saturno son un sistema dinámico, en constante cambio y evolución. Solemos imaginarlos como algo estático, fijo, inamovible (más allá de su órbita alrededor del gigante gaseoso). Las observaciones de las últimas décadas, que alcanzaron un nivel de detalle sin precedentes con la visita de la sonda Cassini, nos han mostrado que esto no es así.

En primer lugar pensamos que los anillos de Saturno se formaron hace relativamente poco tiempo. Según observaciones realizadas con telescopios situados tanto en tierra firme como en órbita alrededor del planeta, estos anillos deberían tener no más de 100 millones de años de antigüedad. Además, se ha observado un flujo constante de material que cae hacia Saturno, lo cual nos indica que los anillos no durarán más de 300 millones de años, tal vez incluso menos.

Pero además de verse afectados por el planeta al que rodean, los anillos de Saturno también se ven influenciados por las lunas que orbitan al planeta. Algunas de ellas llegan a orbitar dentro de los propios anillos, creando huecos en estos, como los conocidos como huecos de Encke y Keeler, situados en el anillo A de Saturno. Estos huecos no son más que eso, partes del anillo especialmente vacías del polvo y hielo que compone al resto de estructuras que lo forman. El hueco de Encke lo crea la luna Pan, mientras que el hueco de Keeler, lo crea la luna Daphnis.

NASA | Hueco de Encke
NASA | Hueco de Encke

Ambos satélites son pequeños, teniendo Pan un tamaño de entre 20 y 30 kilómetros y Daphnis un tamaño en torno a los 7 kilómetros. Esta diferencia en tamaño es responsable también de la diferencia en anchura de los huecos que forman. Mientras que el hueco de Encke tiene unos 325 kilómetros de grosor, el de Keeler tiene tan solo 42 kilómetros de anchura. A este tipo de lunas, que controlan y distribuyen las partículas de polvo que forman los anillos se las conoce como lunas pastoras, en referencia a cómo un pastor controla a su rebaño de ganado.

Pero las lunas pastor no solo limpian los anillos de Saturno, creando huecos en ellos, sino que también son capaces de perturbar y crear estructuras en los límites de esos huecos. Un claro ejemplo de esto son las ondas creadas por Daphnis en los anillos que se encuentran a ambos lados del hueco de Keeler. Estas ondas tienen una componente horizontal, paralela al plano de los propios anillos, provocada por el paso de la luna por la región. Estas ondas se adelantan al paso de Daphnis en la parte interior de su órbita y se retrasan en la parte exterior, por las diferencias en la velocidad de sus órbitas. Los objetos más cercanos a Saturno orbitarán más rápido que los más lejanos, provocando este efecto.

NASA | Hueco de Keeler y luna Daphnis
NASA | Hueco de Keeler y luna Daphnis

Además, tienen una componente vertical, debido al hecho de que Daphnis no orbita en exactamente el mismo plano que los anillos, de forma que su perturbación se extiende también hacia arriba y hacia abajo. La altura de estas ondulaciones puede llegar hasta el kilómetro y medio, una distancia considerable teniendo en cuenta que el grosor medio de los anillos de Saturno es de 10 metros aproximadamente.

Pero las perturbaciones del polvo que forma estos anillos que resultan más impresionantes son las que se observan en las afueras del anillo B (que a pesar de lo que podría parecer se sitúa por dentro del anillo A). Estas no tienen el aspecto de ondas, con valles y crestas ordenados, como los creados por Daphnis, sino que son completamente irregulares. La causa exacta de esta especie de montañas anulares no está del todo clara, aunque se cree que podrían deberse a la presencia de varias sublunas dentro de los propios anillos.

NASA | Estructuras verticales en el anillo B
NASA | Estructuras verticales en el anillo B

Estas estructuras verticales alcanzan los dos kilómetros y medio de “altura” sobre el plano del anillo que habitan. Fotos como esta, en las que estas montañas proyectan largas sombras sobre el resto de material, solo son posibles durante la época próxima al equinoccio de Saturno. En las semanas anteriores y posteriores al equinoccio, el Sol se sitúa apenas unos grados separado del plano de los anillos, permitiendo que cualquier objeto del anillo cree sombras como estas. Esta fotografía concretamente fue tomada tan solo dos semanas antes de este equinoccio, que tuvo lugar el 11 de agosto de 2009. Puesto que la órbita de Saturno tarda casi 30 años en completarse, estos equinoccios sólo se repiten una vez cada 15 años.

NASA | Subluna S/2009 S1, dentro del anillo B
NASA | Subluna S/2009 S1, dentro del anillo B

Una subluna (como las que crearon estas estructuras) sería cualquier objeto suficientemente grande como para resultar distinguible del resto del material del anillo, pero sin la masa (y por tanto la gravedad) suficiente para limpiar los anillos y crear un hueco. Estos objetos tendrían tamaños de unos cientos de metros, como la subluna S/2009 S1, que tiene 400 metros de diámetro y es capaz de proyectar sombras sobre los anillos (de hecho fue gracias a su sombra que la descubrimos), pero que no consigue limpiar completamente su órbita.

Referencias:

Daphnis Up Close, 2017, NASA - Cassini: Mission to Saturn

J. N. Spitale, 2010, Free Unstable Modes and Massive Bodies in Saturn's Outer B Ring, Astron.J.140, https://doi.org/10.48550/arXiv.0912.3489

 

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

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