Polvo rojizo y migración de hielo oscurecen a Japeto

SWRI / Ciencia Kanija
14/12/09

Análisis extensos y modelados de las imágenes de Cassini y los datos de cartografía de calor confirmaron y extendieron ideas anteriores de que la migración del hielo emigrante, disparado por una entrada de polvo rojizo que oscureció y calentó la superficie, puede explicar la apariencia de “yin-yang” en dos tonalidades de Japeto, la luna de Saturno. Los resultados, publicados on-line el 10 de diciembre en un par de artículos de la revista Science, proporcionaron la que puede ser explicación más plausible hasta la fecha para la extraña apariencia de la luna, la cual ha desconcertado a los astrónomos durante más de 300 años.

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Poco después de que descubriera Japeto en 1671, el astrónomo franco-italiano Giovanni Domenico Cassini notó que la superficie era mucho más oscura en su cara delantera, el lado que mira hacia adelante en su órbita alrededor de Saturno, que el hemisferio opuesto trasero. Las imágenes de Voyager y Cassini han demostrado que el material oscuro del lado delantero se extiende hacia el lado trasero cerca del ecuador. El material brillante del lado trasero, el cual consiste mayormente en agua de hielo y es 10 veces más brillante que el material oscuro, se extiende a través de los polos norte y surhacia el lado delantero.

Uno de los artículos, liderado por Tilmann Denk de la Universidad Freie en Berlín describe los hallazgos hechos por el las cámaras del Subsistema Científico de Imágenes de Cassini (ISS) durante el sobrevuelo cercano de la nave sobre Japeto el 10 de septiembre de 2007, y de encuentro previos. “Las imágenes de ISS muestran que tanto los materiales brillantes como oscuros del lado delantero de Japeto son más rojos que el material similar del lado trasero”, dice Denk, lo que sugiere que el lado delantero está coloreado (y ligeramente oscurecido) por el polvo rojizo que Japeto ha barrido en su órbita alrededor de Saturno. Esta observación proporciona una nueva confirmación a una antigua idea, que el lado delantero de Japeto ha sido algo oscurecido por polvo oscuro que cayó de una fuente externa, tal vez procedente de una o más de las lunas exteriores de Saturno. El polvo puede estar relacionado con el anillo gigante alrededor de Saturno recientemente descubierto por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. No obstante, las imágenes de ISS muestran que este polvo entrante no puede ser la única causa de la extrema dicotomía en brillo global.

“Es imposible que el complejísimo y definido límite entre las regiones oscura y brillante se formase simplemente por la caída de material. Así pues, tuvimos que encontrar otro mecanismo”, dice Denk.

La imágenes en primer plano proporcionaron una pista, mostrando evidencias de una segregación térmica, en la cual el hielo había emigrado localmente desde las áreas que miraban al Sol, y por tanto más cálidas, a áreas más frías en los polos, oscureciendo y calentando las primeras y enfriándo las segundas.

El otro artículo, de John Spencer del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, y Denk, añade una migración global desenfrenada de hielo de agua en la descripción para explicar la apariencia global de Japeto. Su modelo sintetiza los resultados de las observaciones térmicas procedentes del Espectrómetro Compuesto de Infrarrojos de Cassini (CIRS) y modelos de ordenador. Las observaciones de CIRS en 2005 y 2007 encontraron que las regiones oscuras alcanzaban temperaturas lo bastante altas (129 Kelvin) para evaporar muchos metros de hielo a lo largo de miles de millones de años. El larguísimo periodo de rotación de Japero, 79 días, contribuye a estas temperaturas cálidas dando al Sol más tiempo para calentar la superficie cada día en relación a las lunas de rotación más rápida. Spencer y Denk proponen que el polvo entrante oscrurece el lado delantero de Japeto, el cual por tanto absorbe más luz solar y se caliente lo suficiente para disparar la evaporación del hielo cerca del ecuador. El hielo evaporado se vuelve a condensar en los polos más brillantes y fríos y en el hemisferio trasero. La pérdida de hielo deja tras de sí el material oscuro, provocando su posterior oscurecimiento, calentamiento, y evaporación de hielo en el lado delantero y cerca del ecuador. Simultáneamente, el lado trasero y los polos continúan brillando y enfriándose debido a la condensación del hielo, hasta que Japeto termina con los contrastes extremos en brillo superficia en el patrón que vemos hoy. El tamaño relativamente pequeño de Japeto, que apenas tiene 1500 kilómetros de diámetro, y su correspondiente baja gravedad, , permite que el hielo se mueva fácilmente de un hemisferio a otro. “Japeto es la víctima de una bucle de retroalimentación desbocado, que funciona a escala global”, dice Spencer.