¿Qué clase de planeta es Saturno?
Saturno es el sexto planeta desde el Sol y el segundo más grande después de Júpiter. Su diámetro medio ronda los 116.000 km, más de nueve veces el de la Tierra, y su masa equivale a unas 95 Tierras. Aun así, la densidad media de todo el planeta es menor que la del agua. Es un gigante gaseoso compuesto sobre todo por hidrógeno y helio, sin una superficie sólida sobre la que se pueda estar de pie.
Saturno completa una rotación en unas 10,7 horas. Ese giro tan rápido abulta la zona del ecuador, mientras que las nubes y los vientos de la atmósfera superior forman bandas alrededor del planeta. Cuanto más se desciende bajo las nubes, más comprime la presión al hidrógeno y más denso se vuelve el fluido. En el interior profundo se cree que existe un núcleo con una mezcla de roca y hielo.
Los anillos, lo primero que suele llamar la atención en una fotografía, forman parte de este enorme sistema planetario. La gravedad de Saturno mantiene incontables partículas en órbita, y la de sus numerosas lunas abre huecos y levanta ondas entre ellas. Al distinguir ambas partes se entiende mejor el conjunto: Saturno es un gigante de hidrógeno y helio, mientras que los anillos son una estructura aparte, hecha de partículas que orbitan a su alrededor.
- Unos 116.000 km Diámetro medio de Saturno
- Unas 95 Tierras Masa total de Saturno
- Unas 10,7 horas Tiempo que tarda Saturno en completar una rotación
- Unos 687 kg/m³ Densidad media de Saturno, menor que la del agua
¿Cómo pueden los anillos de Saturno medir unos 280.000 km de diámetro y solo unos 10 m de grosor?
Los anillos principales de Saturno abarcan unos 280.000 km de un borde exterior al otro, pero en su mayor parte solo tienen unos 10 m de grosor. Esto es posible porque no forman un único disco sólido, sino que están hechos de innumerables fragmentos de hielo. Cada partícula sigue su propia órbita alrededor de Saturno y choca con otras. Esas colisiones reducen poco a poco el movimiento vertical y mantienen las partículas reunidas cerca de un plano muy delgado.
Vistos con un telescopio, los anillos parecen bandas lisas, pero de cerca son muy distintos. Hay partículas más pequeñas que un grano de arena y bloques de hielo del tamaño de una casa; en casos poco frecuentes, algunos alcanzan el tamaño de una montaña. Las partículas cercanas a Saturno orbitan más deprisa y las lejanas, más despacio. El sistema no gira como una sola pieza rígida, a la manera de un disco de vinilo.
- Unos 280.000 km de diámetro Distancia entre los dos bordes exteriores del sistema de anillos principal
- En su mayor parte, unos 10 m Grosor representativo observado en los anillos principales A, B y C
- 22 pasos Veces que Cassini cruzó entre Saturno y su anillo más interior
- Hace entre 10 y 100 millones de años Época de formación estimada para los anillos principales actuales por un estudio de 2019 sobre su masa
¿Qué produce los huecos y las ondas de los anillos?
Los anillos se dividen en miles de bandas estrechas y huecos. Un hueco no tiene por qué estar completamente vacío. A ciertas distancias, los periodos orbitales de una luna y de las partículas guardan una proporción sencilla. La débil gravedad de la luna tira entonces de los mismos lugares una y otra vez. Cada tirón es pequeño, pero su efecto acumulado puede desplazar partículas o crear ondas en los anillos.
La amplia división de Cassini entre los anillos A y B también está relacionada con la acción gravitatoria repetida de Mimas. Las pequeñas lunas situadas dentro de los anillos pueden apartar las partículas cercanas y abrir pasillos estrechos; otras alteran la forma de los bordes de anillos finos. Por eso, los complejos dibujos no solo muestran el color del hielo: también revelan la posición y la gravedad de lunas pequeñas que cuesta distinguir.
El sistema tampoco es perfectamente plano en todas partes. Las ondas causadas por las lunas y los grupos de partículas pueden elevarse por encima o por debajo del plano. Son estructuras locales; al margen de ellas, el grosor representativo de la mayor parte de los anillos principales sigue siendo de unos 10 m. Decir que los anillos son delgados no significa que tengan exactamente el mismo grosor en todos sus puntos.
Los anillos de Saturno no son un solo objeto. Son un disco delgado formado por fragmentos de hielo de distintos tamaños y velocidades, cada uno en su propia órbita.
¿Se formaron los anillos al mismo tiempo que Saturno?
Saturno se formó hace unos 4.500 millones de años, pero no se puede asegurar que los brillantes anillos principales actuales hayan conservado el mismo aspecto desde entonces. Para estimar su edad, primero hay que saber cuánta materia contienen. Un anillo de gran masa puede permanecer brillante durante más tiempo aunque se mezcle con polvo del exterior; uno menos masivo se oscurece más rápido con la misma cantidad de polvo.
En 2017, Cassini atravesó 22 veces el estrecho espacio entre Saturno y sus anillos. Al seguir desde la Tierra la señal de radio de la nave y medir pequeños cambios de velocidad, los investigadores pudieron calcular por separado con qué fuerza tiraban de ella el planeta y los anillos. Un estudio de 2019 empleó este método para calcular la masa de los anillos y concluyó que los principales actuales probablemente se formaron hace entre 10 y 100 millones de años.
Otro estudio publicado en 2023 analizó la cantidad de polvo cósmico fino que entra en los anillos y el grado de contaminación del hielo. Su conclusión fue que difícilmente podían haber permanecido expuestos al polvo cósmico en su estado actual durante más de unos cientos de millones de años. Ambos trabajos respaldan un origen de los anillos muy posterior al de Saturno, pero el debate sobre su edad y procedencia exactas continúa.
Incluso unos anillos antiguos podrían verse brillantes si sus partículas se rompen y vuelven a agruparse, ocultando las zonas contaminadas, o si al principio contenían más masa de la calculada. Por tanto, el intervalo de 10 a 100 millones de años no es una edad fija escrita en un calendario, sino una estimación derivada de la medición de masa de Cassini y de modelos de contaminación.
¿Adónde va la materia de los anillos?
Parte del hielo y el polvo se desplaza continuamente hacia Saturno. Los granos de hielo pequeños, afectados por la luz solar y las partículas cargadas del entorno, pueden seguir el campo magnético del planeta y caer en su atmósfera. Durante sus últimos pasos cercanos, Cassini también midió agua y otras sustancias procedentes de los anillos que entraban en la atmósfera cerca del ecuador.
Los investigadores llaman a este fenómeno «lluvia de los anillos». Si la tasa de entrada medida hoy se mantuviera durante mucho tiempo, los anillos principales podrían reducirse de manera considerable dentro de decenas o cientos de millones de años. Sin embargo, esa tasa puede variar según el tamaño de las partículas, la estación y las colisiones dentro de los anillos. No es un reloj que indique una fecha exacta de desaparición, sino una prueba de que los anillos siguen perdiendo materia.
¿Por qué entró Cassini en la atmósfera de Saturno?
Cassini estudió Saturno, sus anillos y numerosas lunas desde 2004. Cuando la misión se acercaba a su fin y quedaba poco propulsante, la NASA quiso evitar que la nave, ya fuera de control, acabara chocando algún día contra Encélado o Titán. Ambas lunas son lugares importantes para estudiar ambientes potencialmente habitables, por lo que era esencial no contaminarlas con microbios transportados desde la Tierra.
En lugar de desechar la nave de inmediato, el equipo la aprovechó para una última campaña científica. Cassini cruzó repetidamente entre Saturno y los anillos para medir la masa de estos, la gravedad y el campo magnético del planeta, y la materia que caía hacia la atmósfera. El 15 de septiembre de 2017 entró en la atmósfera de Saturno con la antena orientada hacia la Tierra y transmitió datos hasta que se perdió la señal.
¿Cómo debemos interpretar los anillos en una fotografía de Saturno?
Si se ven como un adorno sólido, resulta difícil explicar sus amplios huecos y sus ondas finas. Al entenderlos como las órbitas de incontables partículas de hielo, el patrón cobra sentido: las partículas interiores y exteriores se mueven a velocidades distintas, los tirones repetidos de las lunas abren huecos y las colisiones mantienen delgado el conjunto.
El brillo de los anillos aporta una pista sobre su edad, mientras que la materia que cae en la atmósfera demuestra que siguen cambiando. Los últimos vuelos de Cassini conectaron ambas preguntas al medir directamente la masa de los anillos y el movimiento de materia. No son un fondo eterno e inmutable, sino una estructura que todavía se transforma y pierde material.
Fuentes
- NASA Science — Saturn Facts
- NASA/JPL — Planetary Physical Parameters
- NASA Science — Cassini Rings Overview
- NASA Science — Cassini Grand Finale
- NASA Science — Cassini Ring Mass Result
- Science — Saturn’s Gravity Field and Ring Mass
- NASA Ames — Micrometeoroids and Ring Evolution
- Science Advances — Micrometeoroid Infall Constrains Ring Age
- NASA Science — Saturn Is Losing Its Rings