Cassini mission data suggests that Saturn’s rings are young, possibly only a few hundred million years old, and could disappear in a similar timescale. The rings’ mass, purity, and debris accumulation rates indicate their relatively young age and short lifespan. Two studies show that the rings formed relatively recently and are rapidly losing mass, while a third predicts their disappearance within the next few hundred million years.

While no human could ever have seen Saturn without its rings, in the time of the dinosaurs, the planet may not yet have acquired its iconic accessories – and future Earth dwellers may again know a world without them.

Three recent studies by scientists at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley examine data from NASA’s Cassini mission and provide evidence that Saturn’s rings are both young and ephemeral – in astronomical terms, of course.

The new research looks at the mass of the rings, their “purity,” how quickly incoming debris is added, and how that influences the way the rings change over time. Put those elements together, and one can get a better idea of how long they’ve been around and the time they’ve got left.

Although all four giant planets have ring systems, Saturn’s is by far the most massive and impressive. Scientists are trying to understand why by studying how the rings have formed and how they have evolved over time. Three recent studies by NASA researchers and their partners provide evidence that the rings are a relatively recent addition to Saturn and that they may last only another few hundred million years. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

The rings are almost entirely pure ice. Less than a few percent of their mass is non-icy “pollution” coming from micrometeoroids, such as asteroid fragments smaller than a grain of sand. These constantly collide with the ring particles and contribute debris to the material circling the planet. The rings’ age has been hard to pin down, because scientists hadn’t yet quantified this bombardment in order to calculate how long it must have been going on.

Now, one of the three new studies^[1] da una mejor idea de la tasa total de llegada del material unice y, por lo tanto, cuánto debe haber «contaminado» los anillos desde su formación. Esta investigación, dirigida por la Universidad de Colorado, Boulder, también indica que los micrometeoroides no están llegando tan rápido como pensaban los científicos, lo que significa que la gravedad de Saturno puede atraer material de manera más efectiva hacia los anillos. Estas líneas de evidencia se suman para decir que los anillos no pudieron haber estado expuestos a esta granizada cósmica por más de unos pocos cientos de millones de años, una pequeña fracción de los 4.600 millones de años de Saturno y el sistema solar. .

Apoyando esta conclusión está el segundo artículo,^[2] liderado por la Universidad de Indiana, que toma un ángulo diferente en el constante golpeteo de anillos por pequeñas rocas espaciales. Los autores del estudio identificaron dos cosas que se pasaron por alto en gran medida en la investigación. Específicamente, estaban analizando la física que gobierna la evolución a largo plazo de los anillos y descubrieron que dos elementos importantes son el bombardeo de micrometeoritos y la forma en que los desechos de estas colisiones se distribuyen dentro de los anillos. Teniendo en cuenta estos factores, se muestra que los anillos podrían haber alcanzado su masa actual en unos pocos cientos de millones de años. Los resultados también sugieren que debido a que son tan jóvenes, probablemente se formaron cuando las fuerzas gravitatorias inestables dentro del sistema de Saturno destrozaron algunas de sus lunas heladas.

«La idea de que los icónicos anillos principales de Saturno podrían ser una característica reciente de nuestro sistema solar ha sido controvertida», dijo Jeff Cuzzi, investigador de Ames y coautor de uno de los artículos recientes, «pero nuestros nuevos resultados completan una trifecta de mediciones de Cassini que hacen que este descubrimiento sea difícil de evitar”. Cuzzi también se desempeñó como científico interdisciplinario para la misión Cassini a los anillos de Saturno.

Saturno, entonces, puede haber existido durante más de 4 mil millones de años antes de adquirir su apariencia actual. Pero, ¿cuánto tiempo podrás contar con los hermosos anillos que conocemos hoy?

La misión Cassini descubrió que los anillos están perdiendo masa rápidamente a medida que el material de las regiones más internas del planeta cae al planeta. El tercer papel,^[3] también dirigido por la Universidad de Indiana, cuantifica por primera vez qué tan rápido se mueve el material del anillo en esa dirección, y los meteoroides, nuevamente, juegan un papel. Sus colisiones con las partículas existentes del anillo y la forma en que los desechos resultantes son arrojados hacia afuera se combinan para crear una especie de cinta transportadora de movimiento que transporta material desde el anillo hacia Saturno. Al calcular lo que significa todo ese empuje de partículas para su eventual desaparición del planeta, los investigadores llegan a algunas noticias difíciles para Saturno: podría perder sus anillos en los próximos cientos de millones de años.

«Creo que estos resultados nos dicen que el bombardeo constante de todos estos desechos extraños no solo contamina los anillos planetarios, sino que también los adelgaza con el tiempo», dijo Paul Estrada, investigador de Ames y coautor de los tres estudios. «Tal vez[{» attribute=»»>Uranus’ and Neptune’s diminutive and dark rings are the result of that process. Saturn’s rings being comparatively hefty and icy, then, is an indication of their youth.”

Young rings but – alas! – relatively short-lived, as well. Instead of mourning their ultimate demise, though, humans can feel grateful to be a species born at a time when Saturn was dressed to the nines, a planetary fashion icon for us to behold and study.

References:

“Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years” by Sascha Kempf, Nicolas Altobelli, Jürgen Schmidt, Jeffrey N. Cuzzi, Paul R. Estrada and Ralf Srama, 12 May 2023, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adf8537

“Constraints on the initial mass, age and lifetime of Saturn’s rings from viscous evolutions that include pollution and transport due to micrometeoroid bombardment” by Paul R. Estrada and Richard H. Durisen, 9 May 2023, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115296

“Large mass inflow rates in Saturn’s rings due to ballistic transport and mass loading” by Richard H. Durisen and Paul R. Estrada, 9 May 2023, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115221