¿Puedes beber los anillos de Saturno?

En noviembre de 2024 Fui entrevistado para un maravilloso podcast NPR llamado Viviendo en la tierra sobre mi último libro de ciencias popular, Bajo cielos alienígenas. Mientras se preparaba para el espectáculo, uno de los productores me hizo una pregunta que era tan engañosamente simple, tan maravillosamente sucinta, y vino de una dirección tan extraña que me enamoré de inmediato.

¿Puedes beber los anillos de Saturno?

Después de hacer una pausa por un momento para saborear la pregunta, respondí con una de mis respuestas favoritas como científico y comunicador científico: “No lo sé. Pero intentaré averiguarlo”.

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Así que lo hice. Y para mi deleite, la respuesta matizada que encontré es otro favorito personal: ¡sí! Pero no. Un poco. Eso depende.

Me encanta este tipo de respuesta porque surge cuando la ciencia detrás de una pregunta aparentemente fácil no es tan simple.

Así que por favor tome un vaso helado de agua helada (de origen local), siéntese y déjame explicarte.

Los anillos de Saturno probablemente fueron vistos por primera vez por Galileo en 1610. Su telescopio fue de baja calidad en comparación con el equipo moderno. Y a través de su óptica, todo lo que pudo ver eran un par de gotas, una a cada lado de la cara visible del planeta; Se refirió a ellos como los “oídos” de Saturno.

No fue sino hasta unas décadas más tarde que los astrónomos se dieron cuenta de que estos “oídos” eran en realidad un anillo de enc con planeta. Mucho aún no estaba claro, pero una cosa era segura: el anillo no pudo ser sólido. La velocidad a la que un objeto orbita un planeta depende de su distancia de ese mundo, y el anillo de Saturno era tan amplia que el borde interior orbitaría mucho más rápidamente que su borde exterior, lo que desgarraría cualquier cosa sólida.

A los astrónomos se les ocurrió una variedad de ideas diferentes para la estructura, incluida una serie de rizos sólidos o incluso un líquido. No fue sino hasta mediados de 1800 que el gran físico escocés James Secretal Maxwell demostró que ninguno de estos sería estable y, en cambio, propuso lo que ahora sabemos que es cierta: la estructura alrededor de Saturno estaba hecha de innumerables pequeñas partículas, que eran demasiado pequeñas para ser vistos individualmente desde la Tierra.

Además, estos objetos pequeños forman no solo un anillo sino varios, y estos anillos principales están designados por letras en orden de descubrimiento. El anillo A es el anillo brillante más externo. Solo interior es el anillo B brillante y amplio, que contiene la mayor parte de la masa de todo el sistema de anillo. El interior de eso es el anillo C más oscuro, que conduce al tenue anillo D que se extiende casi hasta la atmósfera superior de Saturno. En total, estos anillos se extienden a través de casi 275,000 kilómetros, ¡dos tercios de la distancia de la luna de la tierra! A pesar de su inmensa expansión, Los anillos son casi imposiblemente planosen muchos lugares de unos 10 metros de espesor. Visto exactamente en el borde, parecen una línea estrecha que corta el planeta.

¿Pero de qué están hechos? Las observaciones a lo largo de los siglos han revelado que el componente principal de los anillos es sorprendentemente simple: ¡hielo de agua! Buena Ol ‘Frozen H₂O es extremadamente común en el sistema solar externo y constituye la mayoría de las muchas lunas y otros cuerpos pequeños allí.

De hecho, observaciones in situ realizadas por la nave espacial Cassini—que orbitó Saturno durante más de una docena de años–presentado que en algunos lugares los anillos estaban hechos de hielo de agua casi perfectamente puro. Aún mejor, la mayoría de los brocas de anillo son de unos pocos centímetros de ancho o más pequeños, el tamaño de los cubitos de hielo, por lo que ya están convenientemente empaquetados.

¡Suena genial! Todo lo que necesitas hacer es recoger algunos trozos, calentarlos, un lote (La temperatura promedio de los anillos es de aproximadamente –190 grados Celsius), y tiene un sorbo agradable y refrescante.

Pero no tan rápido. Aquí es donde se vuelve más complicado. Los espectros de los anillos también muestran que no están hechos de absolutamente hielo puro. Hay otro material en los anillos, y aunque normalmente estamos hablando de contaminación de menos del 1 por ciento en masa, no está claro qué es esto. La mejor suposición de los científicos es que proviene de los impactos de los micrometeoritos, pequeñas partículas que zumban alrededor del sistema solar externo. Por lo tanto, este material probablemente se compone de silicatos (es decir, rocas) o metales abundantes, a saber, hierro.

Ninguno de estos lo dañará, aunque la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos recomienda no más de 0.3 miligramos de hierro por litro de agua potable (para evitar un sabor metálico). Será mejor que ejecute un imán sobre el agua de su anillo antes de beberlo, y probablemente debería filtrar cualquier sedimento de silicato mientras lo hace.

Por otro lado, los espectros de los anillos sugieren la presencia de algunos contaminantes desconocidos basados en carbono también. Un candidato probable serían moléculas orgánicas complejas llamadas compuestos aromáticos policíclicos, o HAP, que son relativamente frecuentes en el espacio; Muchas estrellas gigantes soplan vientos cargados mientras mueren. Una molécula que comúnmente está presente en los HAP es el cianonaftaleno, que se considera cancerígeno. (Sin embargo, no está claro La cantidad de exposición plantea riesgos para los humanos—O, para el caso, si esta molécula específica realmente existe en los anillos).

Es mejor ser cauteloso y evitar estos contaminantes potenciales recogiendo sus anillos con cuidado. La abundancia de hielo de agua es más alta en los anillos externos A y B Middle B, por ejemplo, mientras que los anillos C y D parecen ser los más contaminados. Entonces, en general, probablemente sería mejor optar por el hielo desde A o B mientras se omite C y D por completo.

También podría haber otros hielos en los anillos, incluido el metano congelado y el dióxido de carbono. El metano debe burbujear cuando el hielo está licuado y, por supuesto, CO₂ es lo que hace que las bebidas carbonatadas sean gaseosas. ¡Eso podría agregar una patada divertida para beber de los anillos!

También hay otros anillos fuera de los principales que ya hemos mencionado. Por ejemplo, La luna helada de Saturno encelado Cuenta con docenas de géiseres que eliminan el agua líquida desde su interior hacia el espacio. Este material forma un anillo débil y difuso (el anillo E) que, nuevamente, es principalmente hielo de agua, pero también contiene pequeñas cantidades de silicatos, y amoníaco nocivo, así que no lo recomendaría.

Aún así, en general, parece queSi se cuidadosamente cuidada y limpia—Los anillos de Saturn son realmente bebibles!

¿Cuánta agua hay en los anillos, entonces? La masa total de los anillos es aproximadamente 1.5 × 10¹⁹ Los kilogramos, que, corrigiendo la densidad de hielo y la eliminación de contaminantes, deberían producir alrededor de 10 quintillones de litros de agua, suficiente para mantener a todos los humanos en la tierra bien hidratados durante más de un millón de años.

Eventualmente, si y cuando los humanos comienzan a manejar las carreras espaciales interplanetarias, necesitarán fuentes extraterrestres de agua porque levantarlo de la Tierra es difícil y costoso. Los anillos de Saturno algún día podrían convertirse en una parada de descanso popular. Y, ¡oh, qué vista tendrían los visitantes mientras se llenaban!

Mi agradecimiento a mi amigo y al sistema solar externo Giant Planet Astronomer Heidi Hammel por su ayuda con este artículo y para El Wilson ¡Por hacerme esta excelente pregunta!