Hubble descubre que los anillos de Saturno calientan su propia atmósfera

¿Te has enterado del descubrimiento que ha marcado el final de marzo? Pues, astrocurioso, presta atención porque el amplio sistema de anillos de Saturno está calentando la atmósfera superior del planeta gigante. Este fenómeno nunca se había observado en el Sistema Solar y se trata de una interacción inesperada entre Saturno y sus anillos que podría proporcionar una herramienta para predecir si los planetas alrededor de otras estrellas también tienen gloriosos sistemas de anillos similares a los de Saturno. 

La prueba reveladora es un exceso de radiación ultravioleta, vista como una línea espectral de hidrógeno caliente en la atmósfera de Saturno. Este aumento de la radiación significa que algo está contaminando y calentando la atmósfera superior desde el exterior. 

Anillos negros y dorados de Saturno captados por Cassini // Crédito: NASA

Este secreto que ha estado oculto a plena vista durante 40 años se ha visto resuelto gracias a la perspicacia de un veterano astrónomo que en un año y utilizando observaciones de Saturno del telescopio espacial Hubble de la NASA y de la sonda, ya retirada, además de las naves Voyager 1 y 2 y de la misión International Ultraviolet Explorer, ya retirada ha logrado dar con él. 

Explicación: partículas heladas del anillo 

La explicación más factible es que las partículas heladas del anillo que llueven sobre la atmósfera de Saturno causen este calentamiento. Esto podría deberse al impacto de micrometeoritos, al bombardeo de partículas del viento solar, a la radiación ultravioleta solar o a fuerzas electromagnéticas que recogen polvo cargado eléctricamente. Todo esto ocurre bajo la influencia del campo gravitatorio de Saturno que arrastra las partículas hacia el planeta. Cuando la sonda Cassini de la NASA se sumergió en la atmósfera de Saturno al final de su misión en 2017, midió los componentes atmosféricos y confirmó que muchas partículas están cayendo desde los anillos.  

• Adiós, Cassini, Adiós

"Todo es impulsado por partículas anulares que entran en cascada en la atmósfera en latitudes específicas. Modifican la atmósfera superior, cambiando su composición", explica Lotfi Ben-Jaffel, del Instituto de Astrofísica de París y del Lunar & Planetary Laboratory de la Universidad de Arizona, autor de un artículo publicado el 30 de marzo en la revista Planetary Science Journal. "Y también hay procesos de colisión con los gases atmosféricos que probablemente calientan la atmósfera a una altitud específica". 

Esta imagen compuesta muestra la protuberancia Lyman-alfa de Saturno, una emisión procedente del hidrógeno que es un exceso persistente e inesperado detectado por tres misiones // Crédito: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP & LPL)

Para llegar a esta conclusión, Ben-Jaffel tuvo que reunir observaciones de archivo de luz ultravioleta (UV) de cuatro misiones espaciales que estudiaron Saturno. Esto incluye las observaciones de las dos sondas Voyager de la NASA que pasaron por Saturno en la década de 1980 y midieron el exceso de UV. En aquel momento, los astrónomos consideraron que se trataba de ruido en los detectores.  

La misión Cassini, que llegó a Saturno en 2004, también recogió datos UV de la atmósfera (durante varios años). Otros datos procedían del Hubble y del Explorador Internacional Ultravioleta, que se lanzó en 1978 y fue una colaboración internacional entre la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y el Consejo de Investigación Científica y de Ingeniería del Reino Unido.  

El espectrógrafo de imágenes de Hubble: la solución 

La clave del rompecabezas fue la decisión de Ben-Jaffel de utilizar las mediciones del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS). Sus observaciones de precisión de Saturno se utilizaron para calibrar los datos UV de archivo de las otras cuatro misiones espaciales que han observado Saturno. Comparó las observaciones UV de Saturno realizadas por STIS con la distribución de la luz procedente de múltiples misiones e instrumentos espaciales.  

Telescopio espacial Hubble (STIS) // Crédito: NASA

"Cuando todo estuvo calibrado, vimos claramente que los espectros son coherentes en todas las misiones. Esto fue posible porque tenemos el mismo punto de referencia, desde el Hubble, sobre la tasa de transferencia de energía de la atmósfera medida durante décadas", dijo Ben-Jaffel. "Fue realmente una sorpresa para mí. Simplemente uní los distintos datos de distribución de la luz y me di cuenta de que era lo mismo". 

Cuatro décadas de datos UV cubren múltiples ciclos solares y ayudan a los astrónomos a estudiar los efectos estacionales del Sol sobre Saturno. Al reunir todos los datos diversos y calibrarlos, Ben-Jaffel descubrió que no hay diferencias en el nivel de radiación UV. "En cualquier momento, en cualquier posición del planeta, podemos seguir el nivel de radiación UV", afirmó. Esto apunta a la constante "lluvia de hielo" de los anillos de Saturno como la mejor explicación.  

"Estamos sólo al principio de este proceso de caracterización de los anillos en la atmósfera superior de un planeta. Con el tiempo, queremos tener un enfoque global que arroje una firma real sobre las atmósferas de mundos lejanos". Uno de los objetivos de este estudio es ver cómo podemos aplicarlo a planetas que orbitan otras estrellas. Lo llamamos la búsqueda de 'exoanillos'".