El agua en anillos y satélites de Saturno es inesperadamente como la de la Tierra, excepto en la luna Febe, donde es más inusual que en cualquier otro objeto hasta ahora estudiado en el Sistema Solar.
Estos resultados fueron obtenidos por Roger N. Clark, del Planetary Science Institute, al desarrollar un nuevo método para medir las proporciones isotópicas de agua y dióxido de carbono de manera remota. A su juicio, también significan que tenemos que cambiar los modelos de la formación del Sistema Solar porque los nuevos resultados están en conflicto con los modelos existentes.
Los isótopos son diferentes formas de elementos pero con diferentes números de neutrones. Agregar un neutrón agrega masa al elemento, y eso puede cambiar los procesos de cómo se forma un planeta, un cometa o una luna. El agua está compuesta de dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno, H2O. Agregar un neutrón a un átomo de hidrógeno, llamado entonces deuterio (D), aumenta la masa de una molécula de agua (HDO) en aproximadamente un 5 por ciento, y ese pequeño cambio produce diferencias isotópicas en la formación de un planeta, luna o cometa; y cambia la evaporación del agua después de la formación. La relación de deuterio a hidrógeno (D / H) es una huella dactilar de las condiciones de formación, incluida la temperatura y la evolución en el tiempo. El agua de evaporación enriquece el deuterio en la superficie restante.
La relación D / H de Febe es el valor más alto medido hasta ahora en el Sistema Solar, lo que implica un origen en el Sistema Solar exterior frío mucho más allá de Saturno
Los modelos para la formación del Sistema Solar indican que la D / H debería ser mucho más alta en el Sistema Solar exterior más frío que en el sistema interno más caliente donde se formó la Tierra. El deuterio es más abundante en las nubes moleculares frías. Algunos modelos predicen que el D / H debería ser 10 veces más alto para el sistema Saturno que para la Tierra. Pero las nuevas mediciones muestran que este no es el caso de los anillos y satélites de Saturno, excepto la luna Febe.
El descubrimiento de una inusual relación isotópica de deuterio a hidrógeno (D / H) para la luna Febe significa que se formó y proviene de una parte lejana del Sistema Solar, dijo Clark en un comunicado. "La relación D / H de Febe es el valor más alto medido hasta ahora en el Sistema Solar, lo que implica un origen en el Sistema Solar exterior frío mucho más allá de Saturno".
El equipo también midió la proporción de carbono 13 a carbono 12 (13C / 12C) en las lunas Iapetus y Febe. Iapetus, que también tiene D / H similar a la Tierra, también tiene 13C / 12C cerca de los valores de la Tierra, pero Febe es casi cinco veces más alta en el isótopo de carbono. La presencia de dióxido de carbono impone límites a la cantidad de Febe que podría haberse evaporado al espacio después de la formación, dejando la única posibilidad de que Febe se formara en los fríos extremos del Sistema Solar, mucho más lejos que Saturno, y posteriormente fue capturado por el planeta de los anillos. Se desconoce exactamente dónde se originó Phoebe. Actualmente no hay mediciones de D / H o 13C / 12C para las superficies heladas en los objetos del cinturón de Plutón o Kuiper más allá de Plutón, pero esta nueva metodología nos permitirá realizar dichas mediciones de los hielos de superficie.
Las mediciones se realizaron desde la nave espacial Cassini de la NASA utilizando el espectrómetro de cartografía visual e infrarroja (VIMS) en el transcurso de la misión. Una calibración mejorada del instrumento, completada a principios de 2018, permitió la precisión necesaria para estas mediciones de la luz reflejada de los anillos y satélites. El nuevo método para medir proporciones isotópicas en sólidos como hielo de agua y dióxido de carbono usando espectroscopia de reflectancia a distancia permitirá mediciones de proporciones isotópicas para otros objetos en todo el Sistema Solar, poniendo más restricciones en los modelos de formación del Sistema Solar.
Los valores D / H del sistema Saturno cercanos a los valores de la Tierra implican una fuente de agua similar para el Sistema Solar interno y externo, y es necesario desarrollar nuevos modelos en los que el cambio del Sistema Solar interno al externo sea menor.
