Resuelven el misterio de décadas sobre la rotación de Saturno: la culpable era su propia aurora

Durante años, Saturno hizo algo que los planetas no deberían poder hacer: cambiar de velocidad. Las mediciones sugerían que el gigante gaseoso giraba cada vez más rápido o más lento, en función de cuándo se mirara, y eso no encajaba con ningún modelo físico conocido. Un planeta de su tamaño no altera su momento angular así, sin más. La pregunta llevaba décadas dando vueltas en los departamentos de astronomía sin una respuesta satisfactoria. Hasta ahora.

Un equipo internacional liderado por el profesor Tom Stallard, de la Universidad de Northumbria, ha publicado en el Journal of Geophysical Research: Space Physics los resultados de una observación sin precedentes con el telescopio James Webb (JWST). Lo que encontraron no es que Saturno cambie de velocidad, sino que su aurora boreal falsificaba las mediciones durante décadas.

Un enigma que Cassini no supo resolver

El problema empezó en 2004, cuando la sonda Cassini detectó que la señal de radio asociada a la rotación de Saturno cambiaba con el tiempo. Los científicos la usaban como reloj: la frecuencia de esas emisiones indicaba cuánto tardaba el planeta en dar una vuelta. Pero ese reloj no era constante. Parecía que Saturno giraba a ritmos distintos en épocas distintas, algo que ninguna ley de la física permitía explicar de forma limpia.

En 2021, Stallard y su equipo dieron el primer paso importante: demostraron que la tasa de rotación de Saturno no cambiaba de verdad. Lo que cambiaba eran las señales eléctricas vinculadas a la aurora, alteradas por vientos en la atmósfera superior del planeta. Esos vientos generaban corrientes que distorsionaban la señal usada para calcular la rotación. El reloj no estaba midiendo el planeta. Estaba midiendo el viento.

«Durante décadas, sabíamos que algo extraño ocurría con la tasa de rotación aparente de Saturno, pero no podíamos explicarlo», afirma Stallard. «Luego demostramos que eran los vientos atmosféricos los que lo impulsaban, pero aún no sabíamos por qué existían esos vientos.»

Quedaba la pregunta de fondo: ¿qué generaba esos vientos en primer lugar? Para responderla necesitaban un instrumento capaz de mirar la atmósfera superior de Saturno con una precisión que ningún telescopio anterior había alcanzado.

El Webb mira a Saturno durante todo un día

El equipo orientó el JWST hacia la región auroral norte de Saturno y la observó de forma continua durante un día saturniano completo, aproximadamente diez horas y media. El objetivo era una molécula concreta: el catión de trihidrógeno, conocido como H₃⁺, que se forma en la atmósfera superior bajo la influencia de las partículas cargadas de la aurora. Esta molécula emite luz infrarroja cuando está caliente, y esa luz dice exactamente a qué temperatura está cada región de la atmósfera.

Las observaciones del JWST cartografiaron por primera vez las variaciones de temperatura y densidad de partículas cargadas dentro de la región auroral con una precisión diez veces mayor que cualquier medición anterior. Los instrumentos previos trabajaban con incertidumbres de en torno a 50 grados centígrados; el Webb las redujo a menos de cinco. Con ese nivel de detalle, los patrones locales de calentamiento y enfriamiento se volvieron, por fin, visibles.

La aurora que se alimenta a sí misma

Lo que descubrieron encajaba de manera casi perfecta con modelos computacionales desarrollados más de una década atrás, pero que nunca habían podido contrastarse empíricamente porque no existía el instrumento adecuado. Y la imagen que emergió fue la de un sistema que se sostiene solo.

La aurora deposita energía en regiones específicas de la atmósfera superior. Ese calentamiento asimétrico genera vientos. Los vientos producen corrientes eléctricas. Y esas corrientes realimentan la propia aurora, que sigue calentando, que sigue generando viento, que sigue produciendo corriente. El ciclo se mantiene activo sin necesidad de ningún estímulo externo continuo.

«Lo que estamos viendo es esencialmente una bomba de calor planetaria», explica Stallard. «La aurora calienta la atmósfera, la atmósfera impulsa los vientos, los vientos producen corrientes que alimentan la aurora, y así sucesivamente. El sistema se autoabastece.»

Esas corrientes eléctricas son exactamente las que confundían a los astrónomos. Al alterarse según la dinámica interna de este ciclo, modificaban las señales de radio que Cassini y otros observatorios usaban como cronómetro. Saturno nunca aceleró ni frenó. Era la aurora la que reescribía el reloj.

Las consecuencias para otros planetas

El hallazgo tiene implicaciones que van más allá de Saturno. Los datos muestran que la atmósfera y la magnetosfera del planeta, la vasta región del espacio moldeada por su campo magnético, están íntimamente acopladas. Lo que ocurre en una afecta a la otra, y viceversa. Ese intercambio continuo de energía es lo que mantiene el sistema estable a largo plazo. Y si ocurre en Saturno, podría ocurrir en cualquier planeta con campo magnético y aurora.

Si la atmósfera de un planeta puede generar corrientes que alcanzan el entorno espacial que lo rodea, comprender lo que pasa en las estratosferas de otros mundos podría revelar interacciones que todavía ni siquiera hemos imaginado.

Lo que el JWST ha demostrado es que hay un vínculo operativo entre la capa de aire más alta de un planeta y el espacio que lo envuelve, y que ese vínculo no es pasivo: actúa, genera energía, retroalimenta el sistema. En Saturno ese mecanismo lleva milenios funcionando. Lo que ha tardado es que tuviéramos el instrumento capaz de verlo.

El misterio de la rotación era, en realidad, la pista de que algo mucho más interesante estaba ocurriendo en la capa exterior de la atmósfera saturniana. Ahora que lo sabemos, la pregunta es qué otros planetas, con sus propias auroras y sus propios vientos, esconden exactamente el mismo secreto.