Una nueva investigación sugiere que el brillante anillo de Saturno y su luna más grande, Titán, pueden haber compartido un pasado violento a través de colisiones entre lunas. Si bien la nave espacial Cassini de la NASA ha cambiado nuestra comprensión de Saturno durante su misión de 13 años, también ha descubierto nuevos enigmas, incluida la edad sorprendentemente joven de los anillos de Saturno y la órbita cambiante de Titán. Un nuevo estudio dirigido por el científico del Instituto SETI Matija Cuek sugiere que estos misterios están conectados y que el propio Titán puede haberse formado cuando dos lunas anteriores se fusionaron.
Hacia el final de su misión, Cassini midió cómo se distribuye la masa en el interior de Saturno. Esa estructura interna controla el movimiento lento del planeta a través del espacio, conocido como precesión. Durante años, los investigadores creyeron que la precesión de Saturno coincidía con la de Neptuno, y que su interacción gravitacional permitía que Saturno se inclinara lentamente y hiciera que sus anillos fueran más visibles desde la Tierra.
Sin embargo, las mediciones finales de Cassini revelaron que la masa de Saturno está más concentrada hacia su centro de lo que esperaban los científicos. Esta sutil diferencia cambia el ritmo de progresión de Saturno de modo que ya no se alinea con Neptuno. Para explicar la discrepancia, los investigadores del MIT y la UC Berkeley propusieron que Saturno tenía una luna extra. Según su teoría, esa luna se fue volando después de un encuentro cercano con Titán y luego se rompió, creando los anillos.
La órbita de Hyperion ofrece una pista
El equipo del Instituto SETI probó si una luna adicional de este tipo podría pasar lo suficientemente cerca de Saturno como para formar anillos. Las simulaciones por computadora muestran que el resultado más probable no es la formación directa de un anillo, sino una colisión entre la luna extra y Titán.
Una pista importante proviene de Hyperion, la pequeña luna de forma irregular de Saturno que gira caóticamente por el espacio. La órbita de Hyperion está bloqueada con Titán.
“Hyperion, la más pequeña de las lunas principales de Saturno, ha proporcionado una de las pistas más importantes sobre la historia de nuestro sistema”, dijo Siuk. “En simulaciones en las que la luna extra se volvía inestable, Hyperion a menudo se perdía y sobrevivía sólo en casos raros. Reconocimos que el bloqueo Titán-Hyperion es relativamente joven, sólo unos pocos cientos de millones de años. Es aproximadamente el mismo período en el que la luna extra desapareció. Es posible que Hyperion no sobreviviera a esta agitación, pero tal vez la luna extra formaría Titán. La órbita de Titán se formaría allí mismo”.
En otras palabras, Hyperion simplemente no pudo sobrevivir al caos del pasado. Es posible que se haya formado a partir de escombros creados cuando Titán chocó con otra luna.
La colisión entre las protolunas.
El nuevo modelo sugiere que Titán se formó cuando dos lunas anteriores se fusionaron. Uno era un cuerpo masivo llamado “Proto-Titán”, casi tan masivo como el Titán actual. El otro era un compañero más pequeño llamado “Proto-Hyperion”.
Estas fusiones pueden explicar por qué Titán tiene relativamente pocos cráteres dominantes. Una colisión masiva haría resurgir la Luna, borrando el registro de muchos de sus cráteres anteriores. La órbita actual de Titán, que está ligeramente alargada pero gradualmente se vuelve más circular, también sugiere una perturbación relativamente reciente consistente con una fusión pasada.
Antes de la colisión, el proto-Titán puede haberse parecido a Calisto, la luna de Júpiter, sin cráteres pesados ni atmósfera. El equipo también descubrió que antes de desaparecer, Proto-Hyperion podría inclinar la órbita de la lejana luna de Saturno, Jápeto, resolviendo potencialmente otro misterio de larga data sobre el sistema de Saturno.
¿Cómo pudo la fusión de Titán formar los anillos de Saturno?
Si Titán se formó a partir de la fusión de una luna, la pregunta sigue siendo: ¿de dónde proceden los anillos de Saturno?
Hace más de una década, miembros del equipo del Instituto SETI sugirieron que los anillos se formaban a partir de restos de colisiones entre lunas de tamaño mediano cerca de Saturno. Simulaciones posteriores realizadas por investigadores de la Universidad de Edimburgo y el Centro de Investigación Ames de la NASA respaldaron esta idea. El estudio encontró que la mayoría de los escombros de tales impactos eventualmente se fusionarían en la Luna, pero parte del material se dispersaría hacia el interior y permanecería como anillos.
Anteriormente, los científicos creían que el Sol podría haber causado la turbulencia que provocó la colisión de la luna interior. Una nueva investigación sugiere una cadena de eventos diferente. La fusión de Titan detuvo el proceso.
La órbita ligeramente alargada de Titán puede perturbar las lunas interiores cuando su período orbital se convierte en una fracción del de Titán. Esta configuración, conocida como resonancia orbital, fortalece la interacción gravitacional. Aunque tal alineación es improbable en un momento dado, el tránsito hacia afuera de Titán a veces produce esta resonancia.
Cuando esto sucede, las lunas más pequeñas pueden ser empujadas a órbitas más alargadas, aumentando sus posibilidades de colisión con lunas vecinas. El momento de esta segunda ronda de destrucción es incierto, pero debe haber ocurrido después de la fusión de Titán. Esta secuencia encaja con las estimaciones de que los anillos de Saturno tienen unos 100 millones de años.
La misión Dragonfly podría poner a prueba la teoría
La misión Dragonfly de la NASA, prevista para llegar a Titán en 2034, podría proporcionar pruebas importantes. El octocóptero de propulsión nuclear estudiará en detalle la geología y la química de la superficie de Titán. Si Dragonfly encuentra signos de renacimiento a gran escala u otras pistas relacionadas con una colisión masiva hace aproximadamente 500 millones de años, respaldaría la idea de que Titán se formó a través de una dramática fusión de lunas.
Investigación aceptada para publicación. Revista de ciencia planetariay preimpresiones están disponibles arXiv.
