Científicos resuelven el enigma del giro de Saturno tras décadas de misterio

Un enigma que ha desconcertado a los científicos durante décadas sobre el giro de Saturno finalmente encontró respuesta gracias al telescopio James Webb. Investigaciones recientes revelaron que el aparente cambio en la "tasa de rotación" del planeta no se debió a un aumento o disminución en su velocidad de giro, sino a poderosos vientos en su atmósfera superior.

Los hallazgos, publicados en el Journal of Geophysical Research: Space Physics, indicaron que las impresionantes auroras de Saturno son el núcleo del fenómeno. Este estudio demostró que la aurora del planeta genera un ciclo poderoso que involucra calor, vientos y corrientes eléctricas, haciendo que Saturno parezca girar a diferentes velocidades dependiendo de la forma en que se mida.

El misterio de la rotación de Saturno se remonta a décadas, pero ganó atención renovada después de que observaciones del Cassini de la NASA en 2004 sugirieron que la tasa de rotación del planeta cambiaba gradualmente. Este resultado fue complicado de explicar, ya que los planetas no alteran su velocidad de giro en cortos períodos de tiempo.

En 2021, un equipo liderado por el profesor Tom Stallard de la Universidad de Northumbria propuso una explicación diferente. Su investigación mostró que la rotación de Saturno no estaba cambiando realmente, sino que las señales eléctricas vinculadas a la aurora del planeta se veían afectadas por los vientos en su atmósfera superior. Estos vientos generaban corrientes eléctricas que alteraban la señal auroral que los científicos utilizaban para estimar la rotación del planeta.

A pesar de que este estudio explicó las mediciones engañosas, una gran pregunta permanecía sin respuesta: ¿Qué estaba impulsando esos vientos atmosféricos?

Para investigar, Stallard y sus colegas de varias instituciones del Reino Unido y Estados Unidos recurrieron al telescopio James Webb. El equipo observó la región auroral norte de Saturno de forma continua durante un día saturniano completo. Las observaciones ofrecieron un nivel de detalle que instrumentos anteriores no podían alcanzar.

Los investigadores se centraron en la luz infrarroja emitida por una molécula conocida como cation trihidrógeno, que se forma en la atmósfera superior de Saturno y actúa como un indicador natural de temperatura. Al analizar su brillo, el equipo creó los mapas más detallados jamás producidos de temperaturas y densidades de partículas cargadas en la región auroral de Saturno.

La mejora en la precisión fue notable. Las mediciones anteriores tenían incertidumbres de aproximadamente 50 grados Celsius, lo que dificultaba detectar cambios sutiles. Las observaciones del JWST fueron aproximadamente diez veces más precisas, permitiendo a los científicos identificar patrones localizados de calentamiento y enfriamiento por primera vez.

Los nuevos datos coincidieron estrechamente con las predicciones de modelos informáticos desarrollados hace más de una década. Sin embargo, los modelos solo funcionaban si la fuente del calentamiento atmosférico se ubicaba exactamente donde entraban los partículas aurorales más fuertes en la atmósfera de Saturno.

Los resultados indicaron que la aurora de Saturno hace mucho más que crear un deslumbrante espectáculo de luces. La energía depositada por la aurora calienta regiones específicas de la atmósfera. Ese calentamiento genera vientos, que a su vez crean corrientes eléctricas. Estas corrientes ayudan a alimentar la aurora misma, lo que continúa calentando la atmósfera y sosteniendo todo el ciclo.

El investigador principal, Tom Stallard, afirmó: "Lo que estamos viendo es esencialmente una bomba de calor planetaria. La aurora de Saturno calienta su atmósfera, la atmósfera impulsa los vientos, los vientos producen corrientes que alimentan la aurora, y así sigue. El sistema se alimenta a sí mismo. Durante décadas, supimos que algo extraño estaba sucediendo con la aparente tasa de rotación de Saturno, pero no podíamos explicarlo. Luego mostramos que era impulsado por los vientos atmosféricos, pero aún no sabíamos por qué existían esos vientos. Estas nuevas observaciones, posibles gracias al JWST, finalmente nos brindan la evidencia necesaria para cerrar ese ciclo.

Este descubrimiento puede tener implicaciones que van más allá de un solo planeta. Los investigadores encontraron evidencia de que la atmósfera y la magnetosfera de Saturno están estrechamente conectadas. La magnetosfera es la vasta región del espacio moldeada por el campo magnético del planeta. La actividad en la atmósfera parece influir en las condiciones de la magnetosfera, mientras que la magnetosfera devuelve energía a la atmósfera. Este intercambio continuo podría ayudar a explicar por qué el proceso se mantiene estable durante largos períodos.

Según los investigadores, interacciones similares podrían ocurrir en otros planetas también. Stallard añadió: "Este resultado cambia nuestra forma de pensar sobre las atmósferas planetarias en general. Si las condiciones atmosféricas de un planeta pueden impulsar corrientes hacia el entorno espacial circundante, entonces entender lo que sucede en las estratósferas de otros mundos puede revelar interacciones que aún no hemos imaginado.

El James Webb Space Telescope es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo, diseñado para estudiar objetos en todo el sistema solar, investigar planetas que orbitan estrellas distantes y explorar los orígenes y la evolución del universo. Webb es un proyecto internacional liderado por NASA en colaboración con la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

El estudio fue realizado por investigadores de la Universidad de Northumbria junto con colaboradores de la Universidad de Boston, la Universidad de Leicester, la Universidad de Aberystwyth, la Universidad de Reading, el Imperial College London, la Universidad de Lancaster y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. La investigación fue financiada por el Council de Ciencia y Tecnología (STFC).

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