¿Cuánto dura un día en Saturno? Los astrónomos ya tienen la respuesta

La belleza del delicado sistema de anillos de Saturno es indiscutible, sin embargo, la fascinación que tienen los humanos por ellos no se trata solo de estética; esos anillos también pueden contarnos historias científicas increíbles.

Un estudio publicado en The Astrophysical Journal ha usado los anillos del planeta para responder a una pregunta increíblemente frustrante: ¿cuánto dura un día en Saturno? La respuesta fue: 10 horas, 33 minutos y 38 segundos. 

Esta revelación es importante, ya que es “una propiedad fundamental de los planetas del sistema solar”, señala Bill Kurth, físico de la Universidad de Iowa, que trabajó en la misión de Cassini de la NASA a Saturno, pero que no era parte del equipo que llevó a cabo el estudio.

Al saber cuánto dura un día en un determinado planeta, se hace posible interpretar su campo gravitatorio y su estructura interna. Sin embargo, en el caso del planeta anillado, esta es una variable sobre la cual los astrónomos han debatido durante años.

Matthew Tiscareno, un científico investigador del Instituto SETI que no participó del nuevo estudio, afirma: “Saturno es el único planeta cuya rotación es difícil de medir”. Explica que los planetas terrestres tienen rasgos superficiales que pueden ser rastreados. Esto no ocurre con los otros tres gigantes gaseosos, que sí poseen campos magnéticos inclinados que tiemblan cuando estos planetas rotan. Estas alteraciones pueden utilizarse para averiguar la velocidad de la rotación de cada planeta.

Sin embargo, Saturno no estaba cooperando. Las caóticas y espiraladas nubes del planeta gaseoso imposibilitan que se realice un rastreo adecuado de los rasgos superficiales. Por otro lado, las naves espaciales que orbitaban Saturno han confirmado que su campo magnético es extrañamente regular, alineado de manera casi perfecta con su polo de rotación. Esto quiere decir que su rotación no causa cambios significativos en su campo magnético.

El tambor del Sistema Solar

Durante años, no se sabía cómo resolver este acertijo. Entonces, un equipo de investigación liderado por  Christopher Mankovich, un estudiante del posgrado en astronomía y astrofísica de la Universidad de California, Santa Cruz, tuvo una idea.

Los anillos de Saturno están lejos de ser estáticos. Algunas veces se ondulan o experimentan ondas, normalmente cuando las lunas orbitantes jalan de ellos al pasar cerca de todo el hielo y el polvo. Sin embargo, estas ondas también pueden ser causadas por las oscilaciones de la materia dentro de la profundidad del enigmático interior de Saturno. Si una masa en movimiento genera cambios en el campo gravitatorio del planeta, entonces también jala de los anillos.

Se parece un poco a un tambor: algo sacude el instrumento principal, y el tambor tiembla como respuesta.

“Si bien no puedes oír sus oscilaciones, Saturno se parece bastante a un instrumento musical”, explica Mankovich. “Su timbre, es decir, el conjunto de frecuencias permitidas por sus oscilaciones, es dictado por su estructura general: su tamaño, forma, composición, temperatura y más”.

No se requiere de mucho esfuerzo para generar esas ondas. Si una masa igual a la de una de las lunas de tamaño medio de Saturno se mueve alrededor del planeta, puede hacer que parte de los anillos se agiten de un lado a otro. Si esta agitación coincide con la frecuencia de la órbita del anillo, resuena y convierte esta pequeña agitación en una onda espiralada claramente observable.
 

Las propiedades de estas ondas dependen de por dónde se estén desplazando y qué las produjo. Teniendo en cuenta esto, el equipo de Mankovich creó un modelo numérico personalizado, diseñado para usar las ondas de los anillos a fin de averiguar cómo se vería la estructura interna de Saturno. El modelo no solo reveló algunos de los mecanismos internos del planeta, sino que finalmente también se pudo calcular la duración de un día en Saturno.

Según Tiscareno, el equipo realizó un “trabajo riguroso y fiable” al resolver este continuo interrogante. 

Una sonda espacial monstruosa

Entonces, ¿por qué les tomó tanto tiempo? Según Tiscareno, el hecho de que la masa interna de Saturno y su comportamiento errático pueden generar ondas de los anillos se hizo evidente a principios de la década de los 90. Y una serie de estudios recientes conducidos por Matthew Hedman, de la Universidad de Idaho, se basan en la idea de desarrollar lo que el equipo define como cronosismología, o la capacidad de observar lo que sucede dentro de Saturno usando las ondas de los anillos, un concepto que se propuso por primera vez en 1982.

Para resolver el misterio se necesitó a la gran nave espacial Cassini, afirma James O’Donoghue, científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA quien no participó del estudio.

Muchas naves espaciales han ido a Saturno, pero Cassini—una “sonda espacial monstruosa” —dio vueltas por el planeta gigante durante 13 años, con instrumentos con los que se podía observar los anillos con una alta resolución sin precedentes. Según O’Donoghue, esto facilitó que se pudieran observar detalles tan pequeños que son “imposibles de captar” con telescopios terrestres.

Si bien sabemos que existe algo dentro del gigante gaseoso que produce la aparición de estas ondas en los anillos, nadie sabe a qué se debe. Un nuevo estudio en AarXiv.org, un sitio web de prepublicaciones, propone que los grandes impactos que tuvieron lugar en un pasado distante en Saturno podrían ser los responsables de “hacer sonar la alarma” y desencadenar el persistente caos interno, indica Mankovich.

Sin embargo, afirma Mankovich, por el momento, “el responsable final de estas oscilaciones dentro de Saturno sigue siendo un verdadero misterio”.