Una nueva hipótesis sobre la formación de las lunas de Saturno

Saturno brilla en el cielo con las caras de sus muchas lunas -algunas heladas y brillantes, otras más oscuras, con estructuras que recuerdan panales de miel y otras escondidas bajo la bruma. Cómo la naturaleza construyó estos mundos a partir del mismo conjunto de materiales es un enigma que ha eludido a los científicos durante años.

Ahora, un equipo sugiere que la violencia en la historia temprana del Sistema Solar produjo las muchas lunas extrañas que se alzan en el horizontes de los anillos de Saturno.

Una colisión gigante entre una población extinta lunas mucho más grandes podría haber producido en última instancia Titan -el más grande de los satélites de Saturno- y escupió media docena de lunas medianas, dice el científico planetario Erik Asphaug de la Universidad de California, Santa Cruz. Quien presentó la teoría el pasado 19 de octubre en la División de la Sociedad Astronómica Americana de Ciencias Planetarias en Reno, Nevada

“Explicar este diverso cajón desastre de  satélites que presumiblemente tenían un origen común alrededor de Saturno es muy difícil”, dice Asphaug. “Las colisiones son una gran manera de explicar la heterogeneidad en el sistema”.

Las lunas de Saturno -62 confirmados hasta el momento- poseen una gran variedad de tamaños, desde pequeñas lunas diminutas que viven en el interior de los anillos emblemáticos del planeta, a Titán, que posee el 96 por ciento de todas las masas de las lunas de Saturno. Entre esos extremos se encuentran un puñado de las lunas medianas y heladas. La familia incluye a algunos de los miembros más fotogénicos del sistema, como por ejemplo Japeto y sus dos tonalidades, Encelado y sus geisers y la curiosa forma de panal de Hyperion.

Algunos de estos mundos de peso medio están compuestos en su mayoría de roca, otros principalmente de hielo. Algunos, como Encélado, son geológicamente activos. Otros, como Rea y Japeto, incluso muestran evidencias de haber tenido una vez anillos o subsatélites propios.

El vecino más grande de Saturno, Júpiter  no tiene tales lunas medianas. En cambio, posee cuatro grandes satélites (Ganímedes, Calisto, Io y Europa) que dominan el sistema joviano, por lo demás lleno de pequeñas lunas de menos de 100 kilómetros de diámetro. Asphaug y su colaborador, Andreas Reufer de la Universidad de Berna en Suiza, simularon una primera versión de Saturno con una colección variadas de satélites en órbita que se parecía más a la actual de Júpiter. En lugar de un sólo Titán, varias grandes lunas daban la vuelta al planeta joven.

Pero no por mucho tiempo.

Poco después del nacimiento del sistema -tal vez debido a un planeta de hielo gigante merodeador, o a la migración de los propios satélites- los espasmos en las jóvenes órbitas de las lunas en sus órbitas, hicieron que se salieran de la pista y chocaran con otras. Las colisiones despojaron simultáneamente los cuerpos que impactaban de sus capas exteriores de hielo y rocas, dejando a sus núcleos fusionarse. Con el tiempo, estos núcleos se convirtieron en Titán. El material arrojado por las colisiones se unió en las lunas de tamaño medio, una forma sencilla de explicar la diversidad observada en la actualidad. La historia también explica la alargada órbita de Titán, otro enigma que ha intrigado a los científicos.

Asphaug señala que todavía hay algunas cuestiones importantes sin resolver, incluyendo cómo las lunas medianas sobrevivieron sin ser barridas durante la acreción de Titán.

Otro problema, dice el científico planetario William McKinnon de la Universidad de Washington en St. Louis, es cómo encajar las lunas donde se encuentran. Algunos, como Japeto, están muy, muy lejos de Saturno.

McKinnon señala que hay varias otras teorías que describen los principios de Saturno, y la creación de sus lunas de un modo dramático. Una de ellos implica un segundo satélite grande, joven, que vagaba demasiado cerca de Saturno y fue destrozado, dejando trozos de material que luego se agrupó en lunas medianas. Otra hipótesis sugiere que las lunas medianas crecieron a partir de los anillos del planeta en sí; aunque nadie ha sido capaz de hacer que esa idea funcione.

Las pistas vienen de las propias lunas.

“Si podemos averiguar de qué están hechos los satélites helados podemos poner fuertes restricciones sobre cómo se formaron”, dice Joseph O’Rourke, de Caltech.

Recientemente, O’Rourke consideró el modo en que  Titán se pudo crear. Las mediciones de gravedad enviadas por la nave espacial Cassini de la NASA sugieren que Titán está sólo parcialmente diferenciado; esto es que carece de capas discretas, núcleo, manto y corteza. Pero el calor circulante en el interior de Titán habría sido un interior diferenciado de hielo y roca inestable durante miles de millones de años, O’Rourke y el científico planetario David Stevenson, de Caltech, informaron en un artículo publicado en línea 21 de octubre en arXiv. Tal mezcla de hielo y roca, asegura O’Rourke, requiere la formación de una mezcla fría, generada poco a poco de gas y polvo -no es un caótico entorno plagado de colisiones. Si Titán se diferencia, cómo sugieren los cálculos de O’Rourke, entonces su interior no puede ser una mezcla de roca y hielo.

“Una vez que las cosas se ponen demasiado calientes para que la roca y el hielo puedan estar juntos, la roca comenzará a hundirse hacia el centro”, dice el científico planetario Jonathan Lunine de la Universidad de Cornell. En 2010, Lunine propuesto otro tipo de interior que consiste en una gran cantidad de silicato hinchado, hidratado cerca del centro de la luna. La construcción de Titan con ese tipo de material sería más favorablemente si el satélite se formó rápidamente en un ambiente más cálido que impidiera que el hielo pudiera derretirse e hidratar los silicatos.

“Si tuviéramos visión de rayos X y podríamos ver que Titan no se separó completamente, sabríamos algo muy profundo sobre el calor que recibió cuando era joven”, dijo McKinnon. “Si está completamente separado, lo único que sabemos es que en algún momento durante los últimos 4,5 millones de años, fue lo suficientemente caliente para ello”.

Autor: Nadia Drake

Enlace original: Violent birth proposed for Saturn’s moon mishmash