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jueves, 10 de noviembre de 2016

¿ CUANDO SE FORMARON LOS ANILLOS DE LOS PLANETAS DEL SISTEMA SOLAR ?

Los cuatro planetas gigantes del sistema solar poseen anillos, pero todos ellos son diferentes entre sí. Los anillos de Júpiter son muy tenues y están formados por polvo, mientras que los de Urano y Neptuno están muy definidos y son muy oscuros. Y luego están los majestuosos anillos de Saturno, que juegan en una liga distinta. ¿Cómo y cuándo se formaron estas bellas estructuras?
Los distintos anillos del sistema solar (NASA).
Antes de nada debemos tener recordar que los anillos de los planetas se hallan dentro del llamado Límite de Roche, esto es, la distancia al planeta por debajo de la cual las fuerzas de marea son tan intensas que impiden la formación de lunas. Por eso los anillos de los planetas gigantes no dan lugar a nuevos satélites. Eso sí, a veces se olvida mencionar que el Límite de Roche depende de la densidad y propiedades de las partículas que están en su interior, por lo que dependiendo de su composición un satélite puede deshacerse más rápido o, a la inversa, un anillo puede dar lugar a una pequeña luna con unas dimensiones ligeramente mayores.
En cualquier caso, las teorías que explican la formación de los anillos son básicamente tres. La primera propone que una luna primigenia se internó dentro del Límite de Roche de cada planeta por culpa de las interacciones gravitatorias con otros satélites o el disco de polvo alrededor de un planeta y acabó despedazada. Otra nos dice que son los restos del impacto entre un cuerpo menor del sistema solar y una o varias lunas. La última apunta que podrían ser el resultado de la captura y posterior desintegración de cuerpos menores del sistema solar. Por supuesto, nada impide que varias de estas hipótesis puedan ser ciertas al mismo tiempo.
Pero, de las tres, la última siempre ha sido el patito feo entre los científicos planetarios. La desintegración de un cuerpo menor que pase cerca de un planeta gigante dejaría los fragmentos situados en órbitas muy elípticas y hasta ahora no estaba claro cómo este escenario pudiera dar lugar a los anillos circulares que vemos en la actualidad. Además, la mayor parte de cuerpos menores no están diferenciados —son una mezcla casi homogénea de roca y hielos—, por lo que resulta difícil explicar la variedad morfológica y de composición que vemos en los anillos de los distintos planetas.
Pero en los últimos años las teorías de formación del sistema solar, como el Modelo de Niza, nos han demostrado que probablemente Saturno, Urano y Neptuno nacieron mucho más cerca del Sol y que se alejaron progresivamente hasta ocupar las órbitas actuales. ¿Y qué tiene esto que ver con los anillos? Pues que en este proceso de migración hacia el exterior del sistema solar los planetas gigantes debieron sufrir numerosos encuentros con grandes objetos —algunos del tamaño de Plutón— del cinturón de Kuiper y con un interior diferenciado, esto es, con un núcleo, un manto y una corteza. De esta forma se explicarían las distintas composiciones de los anillos, aunque no se da respuesta a las complejidades de los aspectos relativos a la mecánica orbital.
Para aclarar esta cuestión un grupo de investigadores con el japonés Ryuki Hyodo a la cabeza ha decidido realizar simulaciones numéricas complejas sobre la captura de este tipo de cuerpos diferenciados usando superordenadores. Los resultados han sorprendido a todos, básicamente porque la captura de objetos transneptunianos del tamaño de Plutón sí que podrían explicar la formación de anillos. Efectivamente, las fuerzas de marea despedazarían los cuerpos y dejarían los fragmentos en órbitas altamente elípticas (entre el 0,1% y el 10% de la masa del objeto inicial), pero los choques continuos entre estos restos terminarían por circularizar las órbitas, creando los anillos que vemos ahora.
Proceso de formación de los anillos a partir de la captura de un objeto transneptuniano masivo y diferenciado (Hyodo et al.).
Lo interesante de esta teoría es que se obtendrían diferentes anillos a partir del mismo objeto en función del planeta. Por ejemplo, Urano y Neptuno son más densos que Saturno y Júpiter, por lo que la frontera externa de su límite de Roche está más lejos del planeta. Esto significa que un objeto capturado sufriría fuerzas de marea más intensas al acercarse a Urano y Neptuno, por lo que podría destrozar no solo la corteza de hielo, sino también el núcleo rocoso —recordemos que estos cuerpos estaban diferenciados—. Por lo tanto, es normal que los anillos de Urano y Neptuno sean más rocosos y, por tanto, más oscuros. Por contra, los anillos de Saturno están formados por un 90% de hielo aproximadamente, ya que nacieron a partir de la corteza y el manto de hielo de estos cuerpos (el núcleo rocoso habría chocado contra Júpiter y Saturno sin dejar rastro).
Los resultados de Hyodo y compañía son interesantes porque demuestran que, a diferencia de lo que se sospechaba, los cuerpos del cinturón de Kuiper capturados pudieron formar anillos primigenios (aparentemente solo aquellos objetos capturados en órbitas que no fueran retrógradas). Pero no debemos sacar conclusiones precipitadas. El modelo no demuestra que los anillos actuales sean los mismos que se formaron hace cuatro mil millones de años, sobre todo en el caso de Júpiter y Saturno.
Tampoco explica la diferencia entre los magníficos anillos de Saturno y los escuálidos anillos de Júpiter. Más concretamente, el modelo no arroja nada nuevo sobre la compleja estructura de los anillos de Saturno y las diferencias de composición entre sus diferentes partes. Por ejemplo, algunas partes del anillo B de Saturno son diez veces más oscuras que el anillo A, pero solo dos o tres veces más masivas. ¿Y por qué es esto importante? Porque cuanto menos masivos sean los anillos, más jóvenes deberían ser. Precisamente uno de los objetivos de la misión Grand Finale de Cassini será medir la masa de los anillos para poder determinar así su edad y origen. Recordemos que muchas teorías actuales predicen que los anillos podrían ser extremadamente jóvenes (menos de cien millones de años). En definitiva, estamos ante una teoría curiosa, pero que dista mucho de ser una explicación definitiva para dar cuenta de los distintos tipos de anillos en el sistema solar.
Otra vista de los anillos del sistema solar (NASA).
Referencias:
FUENTE

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