Una nueva investigación amplía nuestra comprensión del núcleo de Saturno.
Sugiere que se trata de una mezcla de hielo, roca y fluidos metálicos: lo que los científicos denominan núcleo «difuso».
Los investigadores utilizaron las ondulaciones de los anillos de Saturno para fundamentar sus investigaciones y observaciones.
Del mismo modo que los terremotos hacen temblar nuestro planeta, las oscilaciones en el interior de Saturno hacen que el gigante gaseoso se mueva ligeramente. Esos movimientos, a su vez, provocan ondulaciones en los anillos de Saturno.
En un nuevo estudio aceptado en la revista Nature Astronomy, dos astrónomos de Caltech han analizado esos anillos ondulantes para revelar nueva información sobre el núcleo de Saturno. Para su estudio, utilizaron datos más antiguos captados por Cassini, de la NASA, una sonda espacial que orbitó al gigante anillado durante 13 años antes de sumergirse en su atmósfera y desintegrarse en 2017.
Los hallazgos sugieren que el núcleo del planeta no es una esfera sólida de roca, como proponían algunas teorías anteriores, sino una sopa difusa de hielo, roca y fluidos metálicos, o lo que los científicos denominan núcleo «difuso». El análisis también revela que el núcleo se extiende a lo largo del 60 por ciento del diámetro del planeta, lo que lo hace considerablemente mayor de lo que se estimaba previamente.
«Utilizamos los anillos de Saturno como un sismógrafo gigante para medir las oscilaciones del interior del planeta», afirma el coautor Jim Fuller, profesor adjunto de astrofísica teórica en Caltech. «Es la primera vez que podemos sondear sísmicamente la estructura de un planeta gigante gaseoso, y los resultados han sido bastante sorprendentes.»
«El análisis detallado de los anillos ondulantes de Saturno es una forma muy elegante de sismología para inferir las características del núcleo de Saturno», afirma Jennifer Jackson, catedrática William E. Leonhard de Física Mineral en el Laboratorio Sismológico de Caltech, quien no participó en el estudio, pero utiliza distintos tipos de observaciones sísmicas para comprender la composición del núcleo terrestre y para detectar, potencialmente, eventos sísmicos en Venus en el futuro.
El autor principal del estudio es Christopher Mankovich, investigador posdoctoral en ciencias planetarias que trabaja en el grupo de Fuller.
Los hallazgos ofrecen la mejor evidencia hasta la fecha sobre el núcleo difuso de Saturno y coinciden con pruebas recientes de la misión Juno de la NASA, que indican que el gigante gaseoso Júpiter también podría tener un núcleo de características similares diluidas.
«Los núcleos difusos son como un lodo», explica Mankovich. «El gas de hidrógeno y helio del planeta se mezcla gradualmente con cada vez más hielo y roca a medida que te acercas al centro del planeta. Es algo parecido a lo que ocurre en algunas partes de los océanos terrestres, donde la salinidad aumenta a medida que se desciende a niveles cada vez más profundos, lo que crea una configuración estable.»
La idea de que las oscilaciones de Saturno podrían generar ondas en sus anillos y que, por tanto, estos podrían utilizarse como sismógrafo para estudiar el interior del planeta surgió por primera vez en estudios de principios de la década de 1990 de Mark Marley (BS '84) y Carolyn Porco (PhD '83), quien más tarde se convertiría en líder del equipo de imágenes de Cassini. La primera observación del fenómeno la realizaron Matt Hedman y P.D. Nicholson (PhD '79) en 2013, quienes analizaron datos obtenidos por Cassini. Los astrónomos descubrieron que el anillo C de Saturno contenía múltiples patrones espirales impulsados por fluctuaciones en el campo gravitatorio de Saturno, y que estos patrones eran distintos de otras ondas en los anillos causadas por interacciones gravitatorias con las lunas del planeta.
Ahora, Mankovich y Fuller han analizado el patrón de ondas en los anillos para construir nuevos modelos del interior oscilante de Saturno.
«Saturno siempre está en movimiento, pero es sutil», afirma Mankovich. «La superficie del planeta se desplaza un metro aproximadamente cada una o dos horas, como un lago que ondula lentamente. Al igual que un sismógrafo, los anillos captan las perturbaciones gravitatorias, y las partículas del anillo comienzan a oscilar», explica.
Los investigadores afirman que las ondulaciones gravitatorias observadas indican que el interior profundo de Saturno, aunque oscila en su conjunto, está compuesto por capas estables que se formaron después de que los materiales más pesados se hundieran hacia el centro del planeta y dejaran de mezclarse con los materiales más ligeros situados encima.
«Para que el campo gravitatorio del planeta oscile con estas frecuencias particulares, el interior debe ser estable, y eso solo es posible si la fracción de hielo y roca aumenta gradualmente a medida que se avanza hacia el centro del planeta», afirma Fuller.
Sus resultados también indican que el núcleo de Saturno tiene una masa 55 veces superior a la de toda la Tierra, de la cual 17 masas terrestres corresponden a hielo y roca, y el resto a un fluido de hidrógeno y helio.
Hedman, que no forma parte del estudio actual, afirma: «Christopher y Jim lograron demostrar que una característica particular de los anillos proporciona una sólida evidencia de que el núcleo de Saturno es extremadamente difuso. Me entusiasma pensar en lo que todas las demás características de los anillos generadas por Saturno podrían revelarnos sobre ese planeta.»
Además, los hallazgos plantean desafíos a los modelos actuales de formación de gigantes gaseosos, que sostienen que los núcleos rocosos se forman primero y luego atraen grandes envolturas de gas. Si los núcleos de los planetas son efectivamente difusos, como indica el estudio, los planetas podrían, en cambio, incorporar gas en una etapa más temprana del proceso.
El estudio de Nature Astronomy, titulado «Un núcleo difuso en Saturno revelado mediante sismología de anillos», fue financiado por The Rose Hills Foundation y la Sloan Foundation.
