Desde que el holandés Christian Huygens los vio por primera vez en 1655, los anillos de Saturno han fascinado a los astrónomos, quienes han planteado diferentes hipótesis para explicar su origen. La última aparece en la revista Icaro, y la defiende un equipo de la Universidad de Kobe en Japón. Tras realizar una serie de simulaciones por computador, estos investigadores han llegado a la conclusión de que los gigantescos y misteriosos anillos formados en su mayor parte de hielo, son los restos de una especie de brutal batalla de billar cósmico. En concreto, de mundos enanos del tamaño de Plutón que se rompieron al pasar demasiado cerca del planeta y luego fueron hechos añicos.

Los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar tienen anillos muy diferentes. Mientras que los de Saturno están hechos de más del 95% de partículas de hielo, los de Urano y Neptuno son más oscuros y pueden tener un mayor contenido de roca. Telescopios terrestres y naves espaciales, como Voyager y Cassini, han intentado esclarecer cómo se formaron, sin que haya llegado a una conclusión clara.

Los investigadores japoneses se centraron en el período llamado Bombardeo Intenso Tardío, que se cree ocurrió hace 4.000 millones de años, cuando los planetas gigantes comenzaron a cambiar sus órbitas. Se cree que varios miles de objetos del tamaño de Plutón (una quinta parte del tamaño de la Tierra) existían en el cinturón de Kuiper, en el sistema solar exterior más allá de Neptuno. En primer lugar, los investigadores calcularon la probabilidad de que estos grandes objetos pasaran lo suficientemente cerca de los planetas gigantes como para ser destruidos por la fuerza de la marea. Los resultados mostraron que Saturno, Urano y Neptuno experimentaron encuentros cercanos con estos grandes objetos celestes varias veces.

A continuación, el grupo utilizó simulaciones por computador para investigar la interrupción de estos objetos del cinturón de Kuiper por la fuerza de las mareas cuando pasaran por las proximidades de los planetas gigantes. Los resultados de las simulaciones variaron dependiendo de las condiciones iniciales, tales como la rotación de los objetos que pasan y su distancia mínima de aproximación al planeta. Sin embargo, descubrieron que en muchos casos los fragmentos que comprenden del 0,1% al 10% de la masa inicial de los objetos fueron capturados en órbitas alrededor del planeta. La masa combinada de estos fragmentos capturados era suficiente para explicar la masa de los anillos actuales alrededor de Saturno y Urano. En otras palabras, estos anillos planetarios se formaron cuando objetos suficientemente grandes pasaron muy cerca de los mundos gigantes y fueron destruidos.

Los investigadores también simularon la evolución a largo plazo de los fragmentos capturados utilizando supercomputadores en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón. A partir de estas simulaciones encontraron que los fragmentos capturados con un tamaño inicial de varios kilómetros se sometieron a colisiones de alta velocidad en varias ocasiones y se rompieron gradualmente en trozos pequeños. También es de esperar que tales colisiones entre fragmentos circularizase sus órbitas y diera lugar a la formación de los anillos observados en la actualidad.

Anillos de hielo

Este modelo también puede explicar la diferencia de composición entre los anillos de Saturno y Urano. En comparación con Saturno, Urano (y también Neptuno) tiene una mayor densidad (la densidad media de Urano es de 1,27 g cm-3, y Neptuno tiene 1,64 g cm-3, mientras que la de Saturno es 0,69 g cm-3). Esto significa que en los casos de Urano y Neptuno, los objetos pueden pasar muy cerca del planeta, donde experimentan fuerzas de marea extremadamente fuertes. (Saturno tiene una densidad más baja, por lo que si los objetos pasan muy cerca chocan con el planeta mismo). Como resultado, si los objetos del cinturón de Kuiper tienen estructuras en capas como un núcleo rocoso con un manto de hielo y pasan muy cerca de Urano o Neptuno, además del manto de hielo, incluso el núcleo rocoso será destruido y capturado, formando anillos que incluirán la composición rocosa. Sin embargo, si pasan junto a Saturno, sólo se destruirá el manto de hielo, formando anillos helados. Esto explica las diferentes composiciones de los anillos.

Según los investigadores, estos resultados ilustran que los anillos de los planetas gigantes son producto del proceso de formación de los planetas de nuestro sistema solar. Esto implica que es probable que planetas gigantes descubiertos alrededor de otras estrellas tengan también anillos formados por un proceso similar. Hace unos años, astrónomos de la Universidad de Rochester en EE.UU. hallaron lo que parecía ser un enorme planeta gaseoso o enana marrón (J1407b), rodeado por un sistema de anillos, el primero descubierto fuera del Sistema Solar. Se trata de 30 anillos gigantescos que ocupan 120 millones de kilómetros, 200 veces más grandes que los que rodean Saturno. Quizás lleguen pronto más hallazgos como este.

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