Els anells de Rea

Astronomia: Allò que Galileu
veia el 1610, a través del telescopi, com dos satèl·lits enormes de
Saturn, i que semblaven una mena d’orelles, foren batejats per Christiaan Huygens
com a "anells" (1655). Els anells de Saturn són els més pregons del
Sistema Solar. No són pas els únics. El 1977 hom observà anells a Urà
des d’un observatori volador, el 1979 el Voyager 1 n’observà per primera vegada els de Júpiter, i el 1989 el Voyager 2
confirmà l’existència d’anells a Neptú. Tots quatre són els planetes
gegants del nostre Sistema Solar. Però ara els astrònoms també han
detectat de forma indirecta anells en un cinquè planeta, un planeta
petit fet de roca i de glaç com és Rea.
Els anells no són més que una regió de l’òrbita d’un planeta curulla de
planetoids. Com es formen, es mantenen i s’esvaeixen són qüestions
obertes.

El novembre del 2005, la sonda de la NASA Cassini realitzà una
aproximació a Rea. De les seves imatges es construí aquest mosaic.

Rea

Rea, satèl·lit de Saturn, fou identificat per primera vegada per
Giovanni Domenico Cassini el 23 de desembre del 1672. En aquella època
ja es coneixia Tità (des del 1655), i Cassini va batejar els quatre
satèl·lits que va descobrir (Rea inclosa) amb el nom de Sidera Lodoicea
(els estels de Lluís, en honor del Rei-Sol). Els astrònoms no tant
borbònics optaren per designar Rea amb la denominació Saturn V. Fou
John Herschel, el 1847, qui suggerí batejar tots els satèl·lits de
Saturn amb el nom dels Titans, germans de Cronos. A Saturn V li tocà el
nom de Rea, germana, esposa i vencedora de Saturn, segons la Teogonia
d’Hesíode.

Completa la seva òrbita al voltant de Saturn en qüestió de 4 dies i
mig. Com que el període de rotació també es de 4 dies i mig, un dels
hemisferis de Rea és sempre encarat a Saturn (tal com passa amb la
Lluna en relació a la Terra). Rea és el satèl·lit més exterior del grup
de satèl·lits interiors (els que tenen òrbites inferiors a la de
Titan). La seva massa és de 2.3·1021 kg, amb una densitat de 1,2 kg·m-3. Després de Tità, és el satèl·lit més gran de Saturn.

De la massa de Rea, un 75% consisteix en glaç (fonamentalment, glaç
d’aigua) i un 25% de roca (fonamentalment, silicats). L’estructura
interna de Rea és, segurament, força homogènia.

La temperatura diürna de Rea (el cicle dia-nit es completa en 4,5 dies) és de 99 K, i la nocturna cau fins a 53-73 K.

Geomorfològicament, la superfície de Rea es divideix en dues àrees.
Una de més antiga és plena de cràters grans (>40 km). L’altra,
present en latituds equatorials i polars, mostra menys cràters
d’aquesta mena.

El coneixement de Rea ha augmentat gràcies a les aproximacions
realitzades per la Voyager 1 (1980), la Voyager 2 (1981) i la sonda
Cassini (2005-). La més propera d’aquestes aproximacions tingué lloc el
26 de novembre del 2005 a una alçada mínima de 500 km. El 30 d’agost
del 2007 realitzà una aproximació fins a 5.650 km d’alçada.
L’aproximació màxima s’assolirà el 2 de març del 2010 amb una
aproximació a tan sols 100 km de la superfície.

Planisferi de Rea

La descoberta dels anells de Rea

De forma similar a les dades obtingudes el 1980 amb la sonda Voyager
1, l’aproximació del novembre del 2005 de la Cassini va revela
peculiaritats en la interacció de Rea amb la magnetosfera de Saturn.
Concretament, hi havia una depleció en electrons d’alta energia molt
més gran que l’exercida per altres satèl·lits com Dione i Tetis.
S’hipotesitzà llavors que un disc de material sòlid situat en el pla
equatorial de Rea podria ésser-ne el responsable.

Ara, un equip d’astrònoms coordinat per Geraint Jones publica a Science un article
on es presenten proves de l’existència d’un sistema d’anells al voltant
de Rea. Les dades principals deriven del Magnetospheric Imaging
Instrument (MIMI), i dibuixen un disc de material, dins el qual es
distingiren tres bandes estretes de més alta densitat de material. La
major part dels planetoides dels anells són de 10-100 cm de diàmetre, i
seria per aquesta petita grandària que no han pogut ésser observats
directament fins ara per la Cassini.

Així doncs, tindríem:

– l’anell 1 comença a una distància de 5900 km respecte la superfície de Rea, i s’estén 1615 km.

– l’anell 2 té una amplada de 1800 km

– l’anell 3, amb una amplada de 2020 km, acaba a una distància de més de 11300 km respecte la superfície de Rea

Hi ha, és clar, d’altres alternatives per explicar els resultats
observats. Per exemple, se sap que a Enceladus són les ejeccions
d’aigua procedents de l’hemisferi sud les que absorbeixen electrons de
la magnetosfera de Saturn. També ejeccions de gas no-ionitzat i de pols
podrien explicar la gran absorció d’electrons.

Representació artística dels anells de Rea

Vers una teoria general dels anells planetaris

Si les suposicions de Jones et al. es compleixen, seria la primera
vegada que hom descriu un anell més enllà dels planetes gegants de
Júpiter, Saturn, Urà i Neptú.

Per l’origen dels anells de Rea, i això val també per qualsevol anell planetari, s’han postulat tres mecanismes de formació:

– el material dels anells s’hauria originat a partir d’un gran
impacte. La modelització fa pensar que aquest impacte podria haver
tingut lloc fa, com a mínim, uns 70 milions d’anys.

– un petit planeta, possiblement un altre satèl·lit de Saturn, entrà
en l’òrbita de Rea. En caiguda progressiva, el satèl·lit es va dislocar
fins a esmicolar-se en els planetoides actuals.

– en el mateix procés d’acreció de Rea, fa més de 4.000 milions
d’anys, part del material no s’integrà mai en el planeta sinó que
persistí en forma d’anell.

La clau en tots aquests processos és el límit de Roche,
és a dir el punt on la força gravitatòria d’un objecte més gran supera
la força gravitatòria interna d’objecte menor. Quan un objecte
adquireix una òrbita que el fa entrar dins d’aquest límit de Roche, les
deformacions ‘mareals’ creixen fins al punt que es produeix
l’esmicolament. Contràriament, fora del límit de Roche, un anell de
planetoides tendirà al llarg del temps, a través de col·lisions, a
formar objectes més i més grans.

L’existència de tres anells discrets dins el disc de material fa
pensar en la presència d’alguns planetoides més grans o d’acúmuls de
materials que mantenen aquesta estructura interna. Sense aquests "satèl·lits-pastors", els anells tendeixen a perdre forma.

Una altra qüestió de debat sobre els anells planetaris és la seva
perdurabilitat en el temps. Modelitzacions mostren que la vida mitjana
d’un anell seria de desenes a centenars de milions d’anys. D’altra
banda, diversos indicis fan pensar que Saturn ha estat dotat d’anells
des de fa 3.000 o 4.000 milions d’anys.

Els anells planetaris, en tot cas, són un sistema dinàmic. Es
formen, evolucionen i s’esvaeixen. O bé, els anells vells són
substituïts per anells nous, o anells vells s’alimenten de material
"nou". Així, per exemple, tenim:

– que és probable que la Terra desenvolupés un anell arran de l’impacte
amb l’antic planeta Teia, fa 4.500 milions d’anys. L’anell, finalment
(en qüestió de menys d’un segle), s’hauria aplegat per donar lloc a la
Lluna.

– que és previsible que Fobos, el satèl·lit més gran de Mart, es
desintegri en caure d’òrbita d’ací a uns 50 milions d’anys. En aquest
cas tindríem una seqüència típica de asteroide en òrbita heliocèntrica
-> asteroide convertit en satèl·lit planetari -> satèl·lit
desintegrat progressivament en anell -> anell progressivament esvaït
a mesura que el material cau en l’atmosfera planetària.

Lligams:

The Dust Halo of Saturn’s Largest Icy Moon, Rhea.
G. H. Jones, E. Roussos, N. Krupp, U. Beckmann, A. J. Coates, F. Crary,
I. Dandouras, V. Dikarev, M. K. Dougherty, P. Garnier, C. J. Hansen, A.
R. Hendrix, G. B. Hospodarsky, R. E. Johnson, S. Kempf, K. K. Khurana,
S. M. Krimigis, H. Krüger, W. S. Kurth, A. Lagg, H. J. McAndrews, D. G.
Mitchell, C. Paranicas, F. Postberg, C. T. Russell, J. Saur, M. Seiß,
F. Spahn, R. Srama, D. F. Strobel, R. Tokar, J.-E. Wahlund, R. J.
Wilson, J. Woch, D. Young. Science 319 (5868): 1380-1384. AAAS.
doi:10.1126/science.1151524.

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.