La luna de Saturno, Japeto, y su extraña "costra". Crédito de la imagen: NASA / JPL / SSI. Click para agrandar.
¿Hay algún planeta más misterioso y hermoso para el observador que Saturno? Si bien los cuatro gigantes gaseosos de nuestro sistema solar tienen un sistema de anillos, solo se puede ver Saturno desde la Tierra. Los astrónomos del patio trasero han estado encantados de presenciar sus dos anillos brillantes y la oscura división Cassini, mientras que los telescopios de observación han identificado muchos anillos y huecos separados. Hasta principios de la década de 1980, cuando la Voyager hizo su "sobrevuelo", nos dimos cuenta de más de mil anillos individuales unidos por la gravedad de Saturno y sus muchas lunas pequeñas. Los anillos en sí mismos no son más que partículas heladas que varían en tamaño desde motas de polvo hasta rocas. En este intrincado baile se unen los satélites, desde el Titán atmosférico del tamaño de Mercurio hasta el Hyperion que gira y gira en órbita excéntricamente. Desde finales del siglo XVIII hemos conocido a Titán, Mimas, Encelado, Tetis, Dione, Rea y Jápeto. Nuestros estudios han revelado que cuatro de las lunas juegan un papel clave en la configuración del sistema de anillos de Saturno: Pan, Atas, Pandora y Prometeo. Sabemos que la superficie altamente reflectante de Encelado está compuesta de hielo y que Japeto es mucho más brillante de un lado que del otro ...
Y puede haber recogido un anillo a medida que se extendía por los cambios orbitales.
Desde el momento de su descubrimiento en 1672, hemos sido conscientes de que el hemisferio principal de Japeto es completamente más oscuro que el lado posterior. Gracias a las imágenes de la misión Cassini tomadas en diciembre de 2004, se descubrió la presencia de una gran cresta ecuatorial en el lado oscuro de Iapetus.
Según una carta de investigación geofísica presentada el 29 de abril por Paulo C.C. Observatorio Freire de Arecibo, "... esta cresta y la capa oscura del hemisferio en el que descansa están íntimamente entrelazadas y son el resultado de una colisión con el borde de un anillo de Saturno primordial, en última instancia, causado por un cambio repentino en la órbita de Japeto ". Freire dice: "Debido a su naturaleza única, de ahora en adelante nos referiremos a la cresta ecuatorial de Iapetus simplemente como" la cresta "para significar que esta característica no es una cresta en el sentido habitual del término; es decir, una cadena montañosa causada por un proceso tectónico. Este modelo explica naturalmente todas las características únicas de este satélite; y es probablemente la solución a uno de los misterios más antiguos de la astronomía del sistema solar ".
Uno de los objetivos científicos de las imágenes de sobrevuelo de Cassini era arrojar algo de luz sobre el lado oscuro de Iapetus, llamado Cassini Regio. Para sorpresa de los investigadores, reveló una gran cresta ecuatorial a diferencia de cualquier otra cosa encontrada en el sistema solar, una cresta tan simétrica en relación con la Cassini Regio que las dos características deben estar vinculadas, como lo reconoció Carolyn Porco, jefe de la Cassini. Equipo de imagen. La mayoría de las pistas apuntan a cómo el sistema de anillos y las lunas en formación una vez orbitaron a Saturno.
La comprensión actual de la formación del sistema solar (y, en menor escala, el sistema de Saturno) indica que muchos planetoides (y proto-satélites) pueden haber comenzado una vez en órbitas que luego se volvieron inestables. Podrían haber chocado entre sí, o haber sido expulsados de su sistema por encuentros cercanos con otros. En el caso de Saturno, es posible que se hayan visto afectados por la marea al acercarse a la gravedad de Saturno y a los sistemas de anillos formados. Más cerca del planeta, en un área conocida como la "Zona de Roche", el tirón de las mareas de Saturno evita la formación de proto-satélites a partir de partículas de anillo. Para que la teoría de colisión de anillo coincida con lo que Cassini ha imaginado, Iapetus tuvo que haber sido una de estas lunas con órbitas inestables.
La evidencia apunta al hecho de que algo cambió la órbita de Iapetus antes de chocar con el material del anillo. Si esto no hubiera sucedido, el anillo se habría ajustado a la gravedad de Iapetus como lo demuestran los satélites actualmente incrustados dentro de los anillos. En el caso de estos satélites, no puede producirse un escenario de colisión. En las circunstancias de Jápeto, su órbita era necesariamente excéntrica, o no existirían diferencias de velocidad entre Jápeto y las partículas del anillo y, de nuevo, no se producirían colisiones.
Un impacto con un anillo también sugiere que esta órbita cambiada tenía un perisaturnio en el borde exterior de la Zona de Roche, donde los anillos pueden existir por períodos más largos de tiempo. Esta es una pista de que Japeto probablemente estaba mucho más cerca de Saturno que su órbita actual. "La existencia de la rindge sugiere que la órbita de Iapetus en el momento de la colisión era ecuatorial", dice Freire, "de lo contrario, con su inclinación actual, una colisión con un anillo no produciría un borde afilado, sino algo más como una capa oscura y tenue del hemisferio líder ". En conclusión, un satélite con una órbita ecuatorial y excéntrica tiene una probabilidad muy grande de interactuar aún más con otros satélites, proporcionando los medios para cambiar una vez más a una órbita diferente.
Ahora que hemos preparado el escenario, ¿cómo respaldan la teoría las imágenes tomadas de esta ola única? Según Freire, "el escenario de colisiones de anillos produce naturalmente una característica lineal exactamente en el ecuador: esta es la intersección geométrica de un plano de anillo y la superficie de una luna con una órbita ecuatorial (anteriormente)". Se ha prestado mucha atención a la tectónica, pero es poco probable que una formación tan perfectamente lineal, ubicada exactamente en el ecuador, sea resultado de procesos tectónicos y Japeto no muestra signos de actividad volcánica.
"Otra característica clave del rindge es que su altura varía extremadamente lentamente con la longitud", dice Freire, "esto puede esperarse de la deposición de material de un anillo, pero nunca se ha observado una altura tan constante para ninguna característica tectónica. Si el origen de la rindge fue tectónico y precedió al recubrimiento oscuro, entonces no necesariamente debe limitarse a Cassini Regio. Si es posterior al recubrimiento, entonces la corteza que se está construyendo a partir de una corriente ascendente desde el interior de Iapetus debería ser mucho más brillante que la superficie circundante ".
Se ha dado un análisis considerable a la información que ha proporcionado Cassini Imaging. La longitud longitudinal de la cresta es inferior a 180 grados, lo que sugiere que Japeto nunca estuvo completamente dentro de la región del anillo, lo que indica que simplemente colisionó con un borde del anillo. Las consideraciones de la mecánica celeste indican que una colisión con un borde del anillo debería haber causado un movimiento hacia el este de los impactos de la partícula en relación con la superficie del satélite. "Esto explica un hecho importante observado: aunque Cassini Regio es simétrico en relación con la cresta en la dirección norte / sur, no lo es en la dirección este / oeste". Este modelo de colisión sugiere que la cresta sería más alta en el lado occidental donde los impactos estaban más cerca de la vertical y luego se desviaría lentamente hacia el este, un hecho respaldado por las imágenes. Con millones de cráteres de impacto que se forman cada segundo a lo largo de una línea, este patrón se volvería inconfundible. La sublimación de los hielos contenidos en las partículas impactantes produciría una atmósfera transitoria, con un fuerte gradiente de presión alejado de la ondulación. Este gradiente produciría vientos rápidos capaces de transportar polvo fino. Freire dice: "En nuestra hipótesis, el polvo depositado por tales vientos es la capa oscura de la región conocida hoy como Cassini Regio". Tal escenario está respaldado por otra evidencia: "Las rayas oscuras observadas en el borde de Cassini Regio indican que fue un viento que soplaba desde el ecuador el que depositó el" polvo ". Podemos estar seguros de esto porque las imágenes de Cassini muestran claramente que el polvo se deposita hacia abajo desde los bordes del cráter ”. Esto no puede explicarse por el vuelo balístico de las partículas desde el ecuador, como lo sugirió la líder del equipo de imágenes de Cassini, Carolyn Porco. No se puede producir en el Japeto actual, ya que no tiene atmósfera. La conclusión de que una vez existió una atmósfera transitoria se vuelve inevitable.
¿Podrían estos hallazgos emocionantes realmente ser de un impacto anterior con uno de los anillos de Saturno? Las pistas ciertamente parecen hacer que las piezas del rompecabezas encajen perfectamente. Gracias al trabajo realizado por investigadores como Paulo Freire, es posible que hayamos resuelto un misterio del sistema solar de 333 años.
Escrito por Tammy Plotner, con muchas gracias a Paulo Freire por sus contribuciones.
