La sonda Cassini y los anillos de Saturno

Me impactó esta impresionante fotografía de la sonda Cassini sobrevolando Saturno y decidí investigar sobre dicha misión de la NASA, como me apasiona la Astronomía no podía dejar pasar por alto escribir algo sobre ello.

Esta ilustración muestra a la nave espacial Cassini de la NASA a punto de hacer una de sus inmersiones entre Saturno y sus anillos más internos como parte del gran final de la misión.

Como una de sus hazañas científicas finales, la nave espacial devolvió datos sin precedentes sobre el material que rodea el planeta gigante.

Los anillos de Saturno son delicados, enigmáticos, hermosos y útiles. Cassini los ha estado estudiando (y el resto del sistema de Saturno) en el transcurso de una misión de 13 años exitosa, pero su año final ha sido el más espectacular de todos, prácticamente una misión completamente nueva.

Esta fotografía muestra la nave espacial Cassini en órbita alrededor de Saturno, donde funcionó durante 13 años. En septiembre, la misión llegó a un final planificado, porque la nave se estaba quedando sin combustible. La nave se hundió deliberadamente en Saturno, por lo que no podía haber riesgo de que chocase accidentalmente contra una de las lunas de Saturno y la contaminase.

En diciembre de 2016, Cassini comenzó a zambullirse semanalmente a través del borde exterior de los anillos principales (actividad denominada "Ring-Grazing Orbits"), y en abril de 2017 a entradas semanales entre los anillos y nubes del planeta (las órbitas de "Grand Finale"). La misión concluyó en septiembre de 2017 con un descenso final a la atmósfera del planeta, para evitar la posible contaminación terrestre de las lunas de Saturno.

En esta fotografía la luna Daphnis se ve orbitando dentro de su brecha de bordes afilados. Las partículas del anillo que han pasado recientemente a la luna se transforman en estructuras onduladas en el borde.

Los objetivos científicos de las órbitas Ring-Grazing y Grand Finale incluyen muestras directas de partículas de los anillos y la atmósfera de Saturno, mediciones detalladas de la gravedad y el campo magnético de Saturno para explorar el interior del planeta y sus anillos sin precedentes con la cámara principal de la nave espacial e instrumentos similares.

Estas observaciones dieron seguimiento a los descubrimientos hechos a través de las misiones principales y extendidas de Cassini, continuaron monitoreando fenómenos estacionales o en evolución, y aprovecharon la proximidad única de Cassini a Saturno en estas etapas finales de la misión.

El sistema de anillos planetarios de Saturno está formado por innumerables trozos de hielo, cada uno en su propia órbita alrededor del planeta.Los trozos van desde el tamaño de una canica hasta el tamaño de una casa. El sistema de anillos está confinado al plano del ecuador de Saturno y podría decirse que es la estructura más plana conocida por la humanidad, con una dimensión de extremo a extremo equivalente a dar vueltas alrededor de la Tierra siete veces, pero una altura vertical similar a la de una casa.

La luna Prometeo se sumerge en el polvoriento anillo F y esculpe su materia.

Los anillos de Saturno son útiles para los científicos porque proporcionan pistas físicas y químicas sobre la formación y la historia de todo el sistema de Saturno, sirven como detectores y amplificadores para los fenómenos planetarios que los rodean, y nos ayudan a entender mejor cómo funcionan los sistemas de disco, proporcionando pistas sobre otros tipos parecidos. Algunas de las preguntas científicas más convincentes sobre los anillos de Saturno son: ¿Cómo interactúan las partículas circulares entre sí, con las lunas incrustadas dentro de ellas y con las lunas más alejadas? ¿Las partículas del anillo están hechas de hielo esponjoso o denso, prístino u oscuro? ¿Cuáles son sus formas y tamaños? ¿Qué estructuras vemos en las partes polvorientas de los anillos, y qué podemos seguir aprendiendo de ellas?

Aquí se muestra una parte central interior del anillo B del planeta en imagen en color verdadero, con la mayor resolución que cualquier otra parte de los anillos de Saturno producidos hasta la fecha. La razón del color tostado es poco conocida, como lo es el origen de la estructura de bandas claramente definida.

La estructura del sistema de anillos de Saturno está dominada por bandas concéntricas y espirales estrechamente enrolladas. Muy pocas de estas bandas tienen huecos vacíos, por lo que es mejor pensar en todo el sistema como un disco, en lugar de como "innumerables anillos". Los científicos aún no comprenden bien gran parte de la estructura, pero el tipo más común son ondas que se propagan a través de los anillos en lugares donde las órbitas de las partículas del anillo resuenan (o esencialmente "zumban en sintonía") con la órbita de una luna que orbita más allá de los anillos. Los científicos de Cassini descubrieron en los últimos años que algunas de estas ondas se ven afectadas por estructuras dentro del planeta.

Las marcas blancas llamadas radios aparecen en la región central de los anillos principales, en una imagen de gran angular (arriba) y en una imagen más detallada (recuadro). Estos radios están compuestos de polvo que levita sobre el plano del anillo. El polvo probablemente fue expulsado por impactos de meteoroides y luego atrapado en el campo magnético de Saturno, aunque los detalles no se entienden bien.

Las lunas que orbitan dentro de los anillos desvían las partículas cercanas del anillo con su gravedad y crean así una perturbación a su alrededor. Las lunas Pan y Daphnis son lo suficientemente grandes como para que esta perturbación se convierta en una brecha vacía de bordes afilados que se extiende alrededor de toda la circunferencia de los anillos.

Las bandas polvorientas ocurren dentro del anillo D el anillo más interno de Saturno. Algunas de las bandas comprenden una espiral que conserva rastros de un impacto meteoroide que tuvo lugar en la década de 1980. Las bandas más brillantes en la esquina inferior izquierda son la parte más interna de los anillos principales.

Las propiedades interiores y superficiales de las partículas del anillo son poco conocidas.

-¿Son más como cubos de hielo o bolas de nieve?
-¿Son sus superficies esponjosas, fangosas o heladas?

La respuesta puede ser todo lo anterior. Las imágenes de la órbita Ring-Grazing y Grand Finale han arrojado nueva luz sobre las interacciones colectivas de las partículas del anillo. Una textura moteada ocurre dentro de las olas, en lugares donde las partículas se habían comprimido recientemente, pero esa presión ahora se ha liberado, tal vez como resultado de la formación de grupos temporales.

Una vista panorámica de Saturno muestra tanto sus anillos principales como sus anillos exteriores y polvorientos. Debido a que el Sol estaba detrás de Saturno cuando se tomó esta imagen (es decir, la Cassini estaba dentro de la sombra de Saturno), los anillos polvorientos parecen casi tan brillantes como los anillos principales, y las regiones polvorientas que están más cerca del Sol parecen incluso más brillantes. El anillo E azulado está compuesto de material expulsado de los géiseres en el polo sur de la luna Encelado. La Tierra y su Luna son visibles a la parte inferior derecha de Saturno.

Los anillos principales están en gran parte libres de polvo (es decir, de partículas heladas que son muy pequeñas), porque el polvo tiende a acumularse como una capa en la superficie de las partículas anulares más grandes.

Tal vez el misterio más fundamental que rodea el sistema de anillos de Saturno es su edad. Ciertos aspectos de las interacciones dinámicas entre los anillos y las lunas solo pueden rebobinarse aproximadamente 100 millones de años, lo que indica que se produjo una reelaboración significativa de la estructura del sistema de anillos en ese momento o que todo el sistema de anillos es tan antiguo. Una pista importante en este misterio es la velocidad a la que los anillos son contaminados por el "hollín" que cae del Sistema Solar. Si esa tasa de contaminación es baja, o si los anillos tienen una masa relativamente grande de hielo con la que mezclar la contaminación, entonces sería razonable concluir que los anillos son tan antiguos como Saturno y todavía tienen el hielo relativamente puro. Sin embargo, si la tasa de contaminación es alta y la masa de los anillos es baja, entonces los anillos probablemente no tengan más de 100 millones de años.

Después de ver todo esto …. es para sentirse pequeñito dentro de esa inmensidad que es el Universo pero sí hemos de admirar el desarrollo y avance de la tecnología que nos permite ver algo tan maravilloso como este precioso planeta.