Phoebe: la luna misteriosa de Saturno

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Podría decirse que Saturno es el planeta más bello de nuestro Sistema Solar, con sus bandas de colores que brillan suavemente, su sistema de anillos de gasa helada y su séquito espumoso de lunas congeladas. Las innumerables lunas de Saturno son una colección diversa, que va desde la intensa luna titulada con hidrocarburos Titán, que es más grande que el planeta principal Mercurio, hasta la más pequeña de las relucientes lunas heladas. En total, Saturno está rodeado por un impresionante número de 62 lunas conocidas con órbitas confirmadas. Pero, fuera de esta colección distante, la pequeña luna Phoebe se destaca en la multitud como una misteriosa luna intrigante. En diciembre de 2018, un equipo de astrónomos anunció que al desarrollar un nuevo método para medir las proporciones isotópicas de agua y dióxido de carbono desde una distancia, descubrieron que el agua en los anillos y lunas de Saturno es inesperadamente como el agua en nuestro propio planeta, excepto en Phoebe, donde el agua es más rara que la encontrada en cualquier otro objeto estudiado hasta ahora en nuestro Sistema Solar.

Los resultados de este estudio indican que los científicos planetarios deben desarrollar nuevos modelos de la formación de nuestro Sistema Solar. Esto se debe a que los hallazgos recientes están en conflicto con los modelos que ya existen. El artículo que describe esta investigación se publica en la revista de ciencia planetaria Ícaro , bajo el título Razones isotópicas de los anillos y satélites de Saturno. Implicaciones para el Origen del Agua y Phoebe. El artículo de Ícaro es coautor del Dr. Roger N. Clark, del Instituto de Ciencia Planetaria (PSI) , el Dr. Robert H. Brown (Universidad de Arizona, en Tucson), el Dr. Dale P. Crukshank (NASA) y el Dr. Gregg A. Swayze (Servicio Geológico de Estados Unidos). El PSI se encuentra en Tucson.

Los isótopos son diferentes formas de elementos que tienen diferentes números de neutrones. Al agregar un neutrón, también se agrega masa. Esta adición puede alterar los procesos relacionados con un planeta, cometa o luna que se forma. El agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O), por lo tanto, H2O. Agregar un neutrón a un átomo de hidrógeno, llamado deuterio (D), aumenta la masa de una molécula de agua (HDO) en aproximadamente un 5 por ciento. Esa pequeña alteración da como resultado variaciones isotópicas en la formación de un planeta, luna o cometa, y también cambia la evaporación del agua una vez que ya se ha formado. La proporción de deuterio a hidrógeno (DH) es una huella digital de las condiciones de formación, incluida la temperatura y la evolución, a medida que pasa el tiempo. El agua de evaporación enriquece el deuterio en la superficie restante.

El lugar de Saturno en nuestro sistema solar

Saturno y su mundo hermano mucho más grande, Júpiter, están clasificados como planetas gigantes gaseosos. Ambos gigantes gaseosos habitan en el frío dominio exterior de nuestro Sistema Solar, donde la ardiente luz dorada y el intenso calor de nuestro sol son mucho más débiles que en la cuarta parte de los planetas sólidos: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Algunas teorías sugieren que ninguno de los gigantes de gas contiene un núcleo interno sólido oculto debajo de capas gaseosas masivas. Sin embargo, otras teorías sugieren que el dúo con bandas tiene núcleos sólidos confiablemente pequeños escondidos en beneficio de sus protectores giratorios, pesados ​​y tormentosos compuestos de gas batido. Los otros dos planetas gigantes del dominio exterior frío de nuestro Sistema Solar, Urano y Neptuno, están clasificados como gigantes de hielo . Muchos científicos planetarios piensan que estos dos remotos mundos gigantes de hielo tienen grandes núcleos compuestos de roca y hielo que están cubiertos por sus densas atmósferas gaseosas. Sin embargo, las atmósferas gaseosas de los gigantes del hielo azul no son tan gruesas como las de Júpiter y Saturno. Si bien tanto Urano como Neptuno son gigantes planetarios, no son tan grandes como Júpiter y Saturno.

El cautivador y hermoso sistema de anillos de Saturno es realmente una colección en órbita de innumerables trozos de hielo y chismes que varían en tamaño desde pequeñas partículas congeladas hasta grandes rocas que son tan grandes como pequeños edificios de oficinas. Estos objetos giratorios, pequeños y en órbita bailan unos con otros, y su rendimiento está influenciado por la magnetosfera de Saturno . Una magnetosfera es la región sujeta a la influencia magnética de un planeta. Los pequeños objetos de anillos helados también están bajo la implacable influencia de las lunas más grandes de Saturno.

Se han nombrado cincuenta y tres de las lunas de Saturno, de las cuales solo 13 tienen diámetros superiores a 50 kilómetros. Los objetos congelados que bailan dentro de los anillos densos que rodean a Saturno poseen complejos movimientos orbitales propios. Siete lunas de Saturno son lo suficientemente grandes como para lucir una forma de elipsoide, pero solo dos de ellas, Titán y Rea, están actualmente en equilibrio hidrostático.

Titán es la más notable de las muchas lunas de Saturno. Es la segunda luna más grande de nuestro Sistema Solar, después de Ganímedes de Júpiter, y tiene una atmósfera rica en nitrógeno como la Tierra, y un paisaje bizaare que muestra redes de ríos secos y lagos llenos de hidrocarburos líquidos que no se encuentran en ningún otro cuerpo. en la familia familiar de planetas, lunas y otros objetos de nuestro Sol.

Encelado, otra luna de Saturno, es un pequeño mundo intrigante con una composición química similar a la de los cometas. De particular importancia, Enceladus dispara chorros de gas y polvo, lo que podría indicar la existencia de un océano global subsuperficial de agua líquida de soporte vital, oculto bajo su corteza superficial compuesta de hielo espeso.

Veinticuatro de las miles de lunas de Saturno se clasifican como satélites regulares. Esto significa que tienen órbitas de progreso alrededor de su planeta que no están muy inclinadas hacia el plano ecuatorial de Saturno. Estas incluyen las siete lunas principales de Saturno, cuatro lunas pequeñas que giran en una órbita troyana junto con lunas más grandes, dos lunas mutuamente coorbitales y un dúo de lunas que realizan la importante función de ser pastores de uno de los anillos de Saturno: el F -anillo. Un par de otros satélites regulares conocidos rodean su planeta dentro de espacios en los anillos de gasa de Saturno. La luna relativamente grande Hyperion está bloqueada en una resonancia con Titán. La población restante de lunas regulares orbita cerca del borde exterior del anillo A , dentro del anillo G , y entre las dos lunas principales Mimas y Enceladus. Las lunas regulares llevan el nombre de titanes y titanesas u otras figuras importantes e intrigantes asociadas con el Saturno mitológico en la mitología clásica.

Las 38 lunas saturnianas restantes que tienen diámetros medios que van desde 4 a 213 kilómetros son satélites irregulares , cuyas órbitas alrededor de su planeta están mucho más alejadas que las de los satélites regulares. Los satélites irregulares de Saturno tienen altas inclinaciones, y son una bolsa mixta que presenta tanto órbitas de progreso como retrógradas. Se piensa que estas lunas son planetas menores capturados o, alternativamente, restos de la fragmentación de tales cuerpos después de que fueron atrapados por el poderoso agarre gravitacional de Saturno, formando así familias colisionales. Las lunas irregulares se han clasificado de acuerdo con sus características orbitales en los grupos inuit, nórdico y galo, y sus nombres están tomados de las mitologías correspondientes de esas tres culturas. Phoebe es la mayor de las lunas irregulares de Saturno, y fue descubierta a fines del siglo XIX.

Luna misteriosa

Phoebe fue descubierta por el astrónomo estadounidense William Henry Pickering (1858-1938) el 18 de marzo de 1899 a partir del examen de placas fotográficas que se obtuvieron a partir del 16 de agosto de 1898 en el Observatorio de Boyden cerca de Arequipa, Perú, por el astrónomo estadounidense DeLisle Stewart. (1870-1941). De hecho, Phoebe tiene la distinción de ser la primera luna descubierta fotográficamente.

La pequeña Phoebe también fue el primer objetivo que recibió la nave espacial Cassini cuando finalmente alcanzó el sistema de Saturno en 2004, después de su largo y peligroso viaje a través del espacio interplanetario. Después de pasar más de una década explorando el sistema de Saturno, Cassini terminó su misión en septiembre de 2017, cuando se estrelló intencionalmente en Saturno, donde se desintegró como un meteoro. Lanzado en octubre de 1997, llegó a Saturno el 30 de junio de 2004, llevando el a cuestas europeo de la sonda Huygens . La Sonda Huygens examinó la gran luna naranja, envuelta en smog de Saturno, Titán.

A pesar del pequeño tamaño de Phoebe , esta interesante luna congelada ha sido bien estudiada para un satélite irregular. La trayectoria de Cassini a Saturno y la hora de llegada fueron elegidas por los científicos de la misión específicamente para permitir este sobrevuelo. Después del encuentro cercano y su inserción en la órbita de Saturno, Cassini no viajó más allá de la órbita de la luna mediana de Saturno, Iapetus.

Phoebe contiene un interior diferenciado. Se cree que fue a la vez esférico y caliente a principios de su historia. También fue golpeado fuera de redondez por los golpes repetidos de muchos objetos impactantes.

Pensado para ser un Centauro capturado , Phoebe es probablemente un refugiado errante originalmente nacido en el distante Cinturón de Kuiper. Los centauros son pequeños planetas, pequeños cuerpos del Sistema Solar con un eje semi mayor entre los de los principales planetas exteriores. Muestran características tanto de cometas como de asteroides.

El muy remoto Cinturón de Kuiper es una región ubicada más allá del planeta principal más exterior, el hermoso gigante de hielo con bandas azules, Neptuno. Aquí, en los límites exteriores de nuestro Sistema Solar, donde nuestro sol aparece en el cielo oscuro como una estrella particularmente grande que nada en un mar con una multitud de otras estrellas, existe una vasta población de núcleos de cometas congelados y otros objetos helados. Un crepúsculo perpetuo e implacable. El Cinturón de Kuiper se encuentra en la congelación de nuestro Sistema Solar, es el hogar de una gran cantidad de objetos congelados que son las reliquias primitivas que cuentan la historia misteriosa del nacimiento de nuestro Sistema Solar hace 4.560 millones de años. La mayoría de los Objetos del Cinturón de Kuiper (KBO, por sus siglas en inglés) están compuestos de compuestos volátiles: agua, amoníaco y “helados” de metano que se han conservado en esta congelación remota oscura y profunda, tal como lo eran en la antigüedad del nacimiento de nuestro Sistema Solar. El Cinturón de Kuiper también es el hogar de los planetas enanos confirmados Plutón, Haumea y Makemake. Se cree que algunas de las lunas más fascinantes y desconcertantes de nuestro Sistema Solar son objetos que realmente nacieron en el Cinturón de Kuiper , pero que se alejaron de su lugar de nacimiento hace mucho tiempo. Estas lunas misteriosas, por supuesto, incluyen a Phoebe, junto con otras lunas como Tritón de Neptuno. Triton orbita su planeta padre adoptado Neptuno en la dirección incorrecta. Esto sugiere que es probable que esté condenado a sumergirse fatal, en una fecha futura, en la gruesa capa de nubes de zafiro que envuelven al planeta que ha orbitado desde que viajó lejos de su cuna congelada en el Cinturón de Kuiper.

La pequeña y misteriosa luna fue nombrada después de que Phoebe, un titáness en la mitología griega, se asociara con la gran Luna de la Tierra. También está diseñado Saturno IX en alguna literatura científica. Los estándares de nomenclatura de la Unión Astronómica Internacional (IAU, por sus siglas en inglés) establecen que las características de Phoebe deben tener el nombre de figuras del mito griego de Jason y los Argonautas.

Agua de “fuera de este mundo”

Los modelos que ilustran la formación de nuestro Sistema Solar indican que la relación de deuterio a hidrógeno (DH) debe ser significativamente mayor en el frígido Sistema Solar exterior que en la región interior más cálida y bien iluminada donde la Tierra se encuentra más cerca de nuestro Sol, junto con los otros planetas interiores: Mercurio, Venus y Marte. El deuterio es más abundante en las gigantescas nubes oscuras y oscuras que sirven como cuna de las estrellas. Nuestro Sol nació en los pliegues de una nube tan oscura y encantadora. Algunos modelos predicen que DH debería ser aproximadamente 10 veces más alto en el sistema Saturno que en nuestro propio planeta. Sin embargo, las nuevas mediciones revelan que Phoebe está viajando al ritmo de un tambor diferente.

“El descubrimiento de una relación isotópica de deuterio a hidrógeno para Phoebe significa que se formó y proviene de una parte lejana del Sistema Solar”, explicó el Dr. Clark en el Comunicado de Prensa del 3 de diciembre de 2018 PSI. La relación D / H de Phoebe es el valor más alto medido en el Sistema Solar, lo que implica un origen en el Sistema Solar exterior frío más allá de Saturno”, agregó.

El equipo de astrónomos también midió la proporción de carbono 13 a carbono 12 en otra gran luna de Saturno, Iapetus, junto con la de Phoebe . Iapetus, que también tiene una relación D / H similar a la de nuestro propio planeta, también tiene una proporción de carbono 13 a carbono 12 cercana a los valores de la Tierra. En contraste, el valor de Phoebe es casi cinco veces mayor en el isótopo de carbono. La presencia de dióxido de carbono puso límites a la cantidad de Phoebe que pudo haberse evaporado al espacio después de su formación, dejando solo la posibilidad de que Phoebe haya nacido en las frías regiones externas de nuestro Sistema Solar. Mucho más lejos de nuestro Sol que su padre adoptivo. planeta saturno Esto significa que Phoebe fue supuestamente expulsado de su lugar de nacimiento a una órbita en la que Saturn atrapó gravitacionalmente de manera extremadamente gravitacional. No se sabe exactamente a qué distancia de nuestro Sol nació Phoebe . Esto se debe a que actualmente no hay medidas de D / H o Carbono-13-carbono-12 para las superficies heladas congeladas que se encuentran en Plutón o KBO que giran alrededor de nuestra Estrella más allá de Plutón. Pero esta metodología ayudará a los astrónomos en su búsqueda para lograr tales mediciones de los hielos de la superficie.

Las mediciones fueron hechas desde la nave espacial Cassini de la NASA por astrónomos usando su Espectrómetro de Mapeo Visual e Infrarrojo (VIMS) a lo largo de la misión. Una llamada posterior y mejorada del instrumento, que se terminó a principios de 2018, proporcionó la precisión necesaria para estas mediciones de la luz reflejada de las lunas de Saturno y los anillos helados brillantes. El nuevo método para medir proporciones isotópicas en sólidos como el hielo de agua y el dióxido de carbono usando espectroscopia de reflexión a distancia permitirá mediciones importantes de relaciones isotópicas para otros cuerpos a través de nuestro Sistema Solar, poniendo así restricciones adicionales necesarias en modelos de su formación por más de 4 mil millones de años. .

Debido a que los valores D / H observados en el sistema de Saturno están cerca de los valores de nuestro propio planeta, se debe haber implementado una fuente de agua similar para las regiones interna y externa de nuestro Sistema Solar. Ahora es necesario desarrollar nuevos modelos para mostrar dónde existe la alteración del Sistema Solar interno al externo.

La misión Europa Clipper de la NASA también podría usarse para medir las proporciones isotópicas en las heladas lunas galileanas de Júpiter, señaló el Dr. Clark en el comunicado de prensa del 3 de diciembre de 2018 PSI . Europa es una de las lunas galileanas de Júpiter , y se cree que contiene un océano subterráneo agobiante de agua líquida oculta en beneficio de su corteza helada agrietada. Las otras tres lunas galileas, todas descubiertas por Galileo Galilei en 1610, son Io, Ganimedes y Calisto. El Dr. Clark es co-investigador de la misión y espera tomar esas medidas importantes.

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