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Astrof

Las joyas de Saturno

Imágenes enviadas por la sonda Cassini sugieren la existencia de cuatro nuevas lunas, y confirman el modelo teórico que explica las fallas de los anillos

Saturno, el dios de la agricultura y señor del tiempo, era imponente y violento. Se rebeló contra su padre opresor, lo castró y reinó sobre sus hermanos y sobre otros dioses hasta ser destronado por su propio hijo, Júpiter, el dios de los dioses del Olimpo. Era recordado todos los años por los antiguos romanos en fiestas que se extendían durante una semana: las Saturnalias. Por otro lado, como nombre de planeta, el sexto a partir del Sol y el único con un vasto conjunto de anillos, Saturno resurge soberano en el cielo a medida que se hacen públicos los primeros datos de la misión espacial integrada por las sondas Cassini y Huygens, lanzadas hace casi ocho años rumbo a ese planeta amarillo.

La misión Cassini-Huygens es la mejor equipada que se haya enviado a Saturno, pese a que su costo es considerado bajo: 3.300 millones de dólares. Es el resultado de una cooperación entre las agencias espaciales estadounidense, europea e italiana, y enviará informaciones durante otros cuatro años al menos, referentes a ese planeta generoso en lunas y anillos, considerado un modelo vivo de la formación del sistema solar, e incluso del origen de la vida en la Tierra hace miles de millones de años.

En enero, la sonda Huygens se separó de la Cassini y se posó sobre Titán, la mayor de las lunas de Saturno y la única del sistema solar que preserva una atmósfera densa y rica en nitrógeno y compuestos de carbono, similar a la de la Tierra. Las primeras imágenes de la superficie de Titán sugieren la existencia de nubes y ríos de metano, un compuesto orgánico formado por carbono e hidrógeno quizás el mismo que haya favorecido el surgimiento de la vida en nuestro propio planeta. Apuntan también que Titán tuvo en el pasado actividad volcánica y que actualmente puede existir hielo sobre su superficie.

Otras interesantes sorpresas habían surgido antes, en julio de 2004, cuando llegaron las primeras imágenes que Cassini hizo de los siete principales anillos de Saturno, durante la aproximación al planeta. Los análisis de esas fotos, dados a conocer en septiembre pasado, denotan la posible  existencia de cuatro nuevas lunas, cosa que, si se confirma, elevará el total a 37, al margen de un probable nuevo anillo.

Una de las fotos en especial, capturada el 21 de junio, antes de que ambas sondas entrasen en la órbita de Saturno,  fue motivo de celebración para la física brasileña Silvia Giuliatti Winter, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Guaratinguetá, interior de São Paulo, y el astrofísico irlandés Carl Murray, miembro del equipo de análisis de imágenes de la misión Cassini-Huygens.

A la sombra de F
Esta imagen en blanco y negro sugiere que una de las nuevas lunas, con menos de 10 kilómetros de diámetro, se ubica bien cerca de uno de los anillos más externos de Saturno: el F (los principales anillos se identifican con letras, de la A a la G). Vi ese objeto casi indetectable cerca de la parte externa del anillo F, dijo Murray, del Queen Mary College, de la Universidad de Londres, en un comunicado del Consejo de Investigación en Física de Partículas y Astronomía del Reino Unido. Fue un privilegio increíble ser el primero en identificarlo.

Es un hallazgo de una importancia mucho mayor de lo que parece. En un artículo publicado en 1997 en la revista científica Icarus, Murray, Silvia y Mitchell Gordon, de la Universidad de Virginia, Estados Unidos, afirmaban que las alteraciones típicas del anillo F solamente se justificarían debido a la existencia de cuatro pequeñas lunas, aún no identificadas, ubicadas cerca del anillo. Este pronóstico, confirmado en parte por las imágenes de Cassini, nació de un modelo matemático desarrollado por ellos con base en imágenes del anillo F captadas en 1980 y en 1981, durante el paso de las sondas Voyager I y Voyager II por Saturno.

Demasiado cerca
El modelo detallado en el artículo de Icarus describe con precisión la estructura y las deformaciones de ese anillo el cuarto externo y uno de los más tenues de los siete anillos que circundan el planeta. También en 1997, el grupo vaticinó en otro estudio, publicado recién en 2000, que Prometeo causaría deformaciones en el anillo en su acercamiento. En julio del año pasado, antes de un congreso realizado en París, Murray me dijo que las imágenes de Cassini correspondían a los pronósticos de nuestro modelo, dice Silvia. No esperaba que esa sonda detectara las perturbaciones de Prometeo sobre la estructura múltiple del anillo F ni esa nueva luna de allí.

Un cuarto de siglo después de ser descubierto por la sonda Pioneer 11, en 1979, el anillo F sigue siendo actualmente aquél que más intriga a físicos y astrónomos. Está formado por cuatro franjas distintas de partículas ubicadas en un mismo plano, en una órbita elíptica situada a alrededor de 140 mil kilómetros del centro de Saturno, tal como detallaron Silvia, Murray y Gordon. Con anchos que van de los 48 a los 55 kilómetros, estas cuatro franjas se extienden por un octavo de la extensión del anillo en los otros siete octavos la estructura puede variar. En ciertos puntos, estas franjas presentan alteraciones curiosas y casi siempre temporales. Ubicadas más o menos a 20 kilómetros una de la otra, las mismas ora están entrelazadas como una trenza en el pelo, ora forman suaves ondulaciones. O repentinamente desaparecen por un tramo, para resurgir luego, como una carretera interrumpida por la caída de un puente.

Hace ocho años, Silvia, Murray y Gordon explicaron las sorprendentes modificaciones en las franjas del anillo F ocasionadas por la interacción gravitacional con las dos lunas de órbita más cercana: Prometeo y Pandora. Prometeo tiene 100 kilómetros de diámetro y se mueve en una órbita elíptica en el interior del anillo, a 139 mil kilómetros de Saturno. Pandora es menor: tiene 84 kilómetros de diámetro, con una órbita externa al anillo F, a 142 mil kilómetros del segundo planeta del sistema solar en tamaño, con diez veces el diámetro de la Tierra, menor apenas que Júpiter.

Por ser mayor, Prometeo provoca las perturbaciones más intensas en la estructura del anillo, en especial cuando esta luna se encuentra en el punto de aproximación máxima de F, un fenómeno observado cada 19 años, de acuerdo con lo previsto por Silvia y Murray. Sucede que en este período, la atracción gravitacional de la luna sobre las partículas del anillo se vuelve más intensa. Esta aproximación máxima es mayor en algunas regiones, pues las órbitas, tanto de las lunas como de los anillos, son elípticas, explica Silvia.

Trenzas y ondas
En un artículo publicado en 2000 en Planetary and Space Science, Silvia, Murray y Gordon se valieron de los datos de la aproximación máxima de Prometeo para simular los efectos sobre las cuatro franjas de F cuando la distancia de la luna llega a tan sólo dos kilómetros de la franja más interna del anillo y a 280 kilómetros de la más externa. Casi nada ante el ancho de los anillos sumados, que equivale a una distancia igual a la de la Tierra a la Luna.

Al alejarse del anillo, Prometeo arrastra consigo una nube de partículas de la porción más interna de F, que aparece interrumpida, lanzándolas en dirección a Saturno ?algo que no había sido detectado por las misiones Voyager y fue observado ahora por la Cassini. En las cuatro franjas surgen ondulaciones bastante pronunciadas.

Cuando Pandora se aproxima a F, sus franjas no llegan a romperse, pero se forman ondulaciones menos intensas, tal como el equipo de Silvia lo demostró en una simulación más reciente. Con alrededor de un décimo del diámetro de Prometeo y de Pandora, lunas menores con órbitas coincidentes con la del anillo provocarían los entrelazamientos y la densificación de las franjas. En una simulación llevada a cabo en el semestre pasado, con base en las informaciones suministradas por la Cassini, Silvia confirmó la eficacia de ese modelo.

Desde su descubrimiento en 1610, a cargo del astrónomo italiano Galileo Galilei, Saturno llama la atención. No tanto por su porte imponente y sus lunas, sino por sus anillos. Con un telescopio construido por él mismo, Galileo no distinguía los anillos, y creía que existieran dos inmensos satélites casi pegados al planeta. En 1656, el astrónomo holandés Christiaan Huygens, descubridor de Titán, planteó que esos satélites serían a decir verdad un solo y gigantesco anillo rígido que circundaba al planeta. Pero fue otro italiano, Giovanni Cassini, el que sugirió en 1675 que ese anillo no sería rígido ni único. Solamente el envío de las sondas espaciales reveló los detalles y los matices de los mismos, los más brillantes, extensos y preservados del sistema solar, formados por partículas de polvo y hielo. Otros tres planetas, Júpiter, Urano y Neptuno, tienen también anillos, pero son menos visibles.

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