Ondas en los anillos de Saturno revelan la naturaleza de su núcleo
Oscilaciones en el interior de Saturno hacen que el gigante gaseoso se mueva ligeramente. Esos movimientos, a su vez, provocan ondas en los anillos de Saturno.
En un nuevo estudio aceptado en la revista Nature
Astronomy, dos astrónomos de Caltech han analizado esos anillos ondulantes para
revelar nueva información sobre el núcleo de Saturno. Para su estudio,
utilizaron datos capturados por la misión Cassini de la NASA, una nave espacial
que orbitó al gigante anillado durante 13 años antes de que se sumergiera en la
atmósfera del planeta y se desintegre en 2017.
Los hallazgos sugieren que el núcleo del planeta no
es una bola de roca dura, como habían propuesto algunas teorías anteriores,
sino una sopa difusa de hielo, roca y fluidos metálicos, o lo que los
científicos denominan núcleo "difuso". El análisis también revela que
el núcleo se extiende a lo largo del 60 por ciento del diámetro del planeta, lo
que lo hace sustancialmente más grande de lo estimado anteriormente.
"Usamos los anillos de Saturno como un
sismógrafo gigante para medir las oscilaciones dentro del planeta", dice
en un comunicado el coautor Jim Fuller, profesor asistente de astrofísica
teórica en Caltech. "Esta es la primera vez que hemos podido sondear
sísmicamente la estructura de un planeta gigante gaseoso, y los resultados fueron
bastante sorprendentes".
"El análisis detallado de los anillos
ondulantes de Saturno es una forma muy elegante de sismología para inferir las
características del núcleo de Saturno", dice en un comunicado Jennifer
Jackson, profesora de Física Mineral en el Laboratorio Sismológico de Caltech,
que no participó en el estudio, pero utiliza diferentes tipos de observaciones
sísmicas para comprender la composición del núcleo de la Tierra y para detectar
potencialmente eventos sísmicos en Venus en el futuro.
El autor principal del estudio es Christopher
Mankovich, un investigador asociado postdoctoral en ciencias planetarias que
trabaja en el grupo de Fuller.
Los hallazgos ofrecen la mejor evidencia hasta el
momento del núcleo difuso de Saturno y se alinean con la evidencia reciente de
la misión Juno de la NASA, que indica que el gigante gaseoso Júpiter también
puede tener un núcleo diluido de manera similar.
"Los núcleos borrosos son como un lodo",
explica Mankovich. "El hidrógeno y el helio del planeta se mezclan
gradualmente con más y más hielo y rocas a medida que avanza hacia el centro
del planeta. Es un poco como partes de los océanos de la Tierra donde la
salinidad aumenta a medida que se llega a niveles cada vez más profundos, creando
un establo configuración".
La idea de que las oscilaciones de Saturno podrían
generar ondas en sus anillos y que, por lo tanto, los anillos podrían usarse
como un sismógrafo para estudiar el interior de Saturno, surgió por primera vez
en estudios a principios de la década de 1990 realizados por Mark Marley y
Carolyn Porco, quien más tarde se convirtió en el líder del equipo de imágenes
de Cassini. La primera observación del fenómeno fue realizada por Matt Hedman y
P.D. Nicholson en 2013, quien analizó datos tomados por Cassini. Los astrónomos
encontraron que el anillo C de Saturno contenía múltiples patrones espirales
impulsados por fluctuaciones en el campo gravitacional de Saturno y que estos
patrones eran distintos de otras ondas en los anillos causadas por
interacciones gravitacionales con las lunas del planeta.
Ahora, Mankovich y Fuller han analizado el patrón de
ondas en los anillos para construir nuevos modelos del interior chapoteando de
Saturno.
"Saturno siempre está temblando, pero es
sutil", dice Mankovich. "La superficie del planeta se mueve alrededor
de un metro cada una o dos horas como un lago que se ondula lentamente. Como un
sismógrafo, los anillos captan las perturbaciones de la gravedad y las
partículas del anillo comienzan a moverse", dice.
Los investigadores dicen que las ondas
gravitacionales observadas indican que el interior profundo de Saturno,
mientras se agita como un todo, está compuesto de capas estables que se
formaron después de que los materiales más pesados se hundieron en el medio del
planeta y dejaron de mezclarse con materiales más livianos por encima de ellos.
"Para que el campo gravitacional del planeta
oscile con estas frecuencias particulares, el interior debe ser estable, y eso
solo es posible si la fracción de hielo y roca aumenta gradualmente a medida
que avanza hacia el centro del planeta", dice Fuller.
Sus resultados también indican que el núcleo de
Saturno es 55 veces más masivo que la Tierra entera, siendo 17 masas terrestres
hielo y roca y el resto un fluido de hidrógeno y helio.
Hedman, que no forma parte del estudio actual, dice:
"Christopher y Jim pudieron demostrar que una característica del anillo en
particular proporcionó una fuerte evidencia de que el núcleo de Saturno es
extremadamente difuso. Estoy emocionado de pensar en todas las otras
características del anillo generadas por Saturno podría contarnos sobre ese
planeta".
Además, los hallazgos plantean desafíos para los
modelos actuales de formación de gigantes gaseosos, que sostienen que los
núcleos rocosos se forman primero y luego atraen grandes envolturas de gas. Si
los núcleos de los planetas son realmente borrosos, como indica el estudio, los
planetas podrían incorporar gas antes en el proceso.
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