Cómo Tritón de Neptuno destruyó casi todas sus lunas
Las medias lunas iluminadas de Neptuno (en primer plano) y su luna más grande Tritón (al fondo) muestran … lo impresionantemente grande que es Tritón, la séptima luna más grande de todo el Sistema Solar, en comparación. Esta imagen fue tomada por la nave espacial Voyager 2 el 29 de agosto de 1989, 3 días después de su máxima aproximación a Neptuno.
Foto12/UIG/GETTY IMAGES
Cuando se trata de las lunas de nuestro Sistema Solar, sólo hay un planeta que no se ajusta a nuestras expectativas: Neptuno. Para todos los demás planetas, hay dos formas principales en las que adquirieron sus lunas:
- o bien las lunas surgieron como resultado de un impacto gigante, levantando escombros que cayeron de nuevo en el mundo principal o se fusionaron en uno o más satélites,
- o bien sus lunas son restos de la formación del Sistema Solar, formándose a partir de un disco circunplanetario alrededor de un mundo gigante gaseoso.
- migró hacia el interior,
- expulsó todas las lunas exteriores preexistentes de Neptuno,
- y fue llevado a una órbita circular bloqueada por marea alrededor de Neptuno.
La Tierra y Marte probablemente obtuvieron sus lunas a partir de impactos gigantes, junto con grandes objetos del cinturón de Kuiper con lunas como Plutón, Haumea, Eris y Makemake. De hecho, se especula que los impactos gigantes son la principal forma en que los mundos rocosos terrestres obtienen sus lunas.
Pero en el caso de los mundos gigantes gaseosos, sus lunas se formaron principalmente a partir de un disco circunplanetario en un principio, con grandes lunas que orbitan todas en el mismo plano y un sistema de anillos que las acompaña. Júpiter, Saturno y Urano se ajustan a esta imagen, pero Neptuno es un caso atípico. Su única gran luna, Tritón, parece ser un objeto capturado del cinturón de Kuiper, y ha borrado casi todo el sistema neptuniano en el proceso. Esto es lo que sabemos hoy.
Júpiter y sus anillos, bandas y otras características sensibles al calor en el infrarrojo. Nótese cómo todo … lo que observamos, las bandas, anillos y lunas de Júpiter, orbitan en el mismo plano. Esto es un fuerte indicio de que todos se formaron al mismo tiempo: a partir del disco circunplanetario inicial alrededor de Júpiter que data de la formación del Sistema Solar.
TROCCHE100 EN LA WIKIPEDIA ITALIANA
Si se echa un vistazo a los tres planetas gigantes gaseosos «típicos», todos cuentan una historia similar. Júpiter tiene cuatro grandes lunas: los satélites galileanos de Io, Europa, Ganímedes y Calisto. En el interior de Io hay cuatro lunas pequeñas; fuera de Calisto, a unas cuatro veces más de distancia, toda una serie de lunas pequeñas y exteriores orbitan alrededor de Júpiter. Todas las lunas principales orbitan más o menos en el mismo plano, que coincide con el plano orbital del propio Júpiter.
Saturno sólo tiene una luna enorme, Titán, pero posee un total de 7 lunas que son al menos un 10% más masivas que la luna de la Tierra: Mimas, Encélado, Tetis, Dione, Rea, Titán y Iapetus. Fuera de esa última gran luna, Iapetus, no hay lunas adicionales hasta que se aleja un poco más de tres veces, y entonces hay muchas lunas pequeñas que orbitan alrededor de Saturno. Las lunas que están en el interior de Iapetus -y son 23- orbitan todas en el mismo plano que las demás, que es el mismo plano que la rotación de Saturno y su impresionante sistema de anillos.
La totalidad de los anillos principales de Saturno, desde el anillo D interior hasta el anillo F exterior, pueden ser mucho más nuevos… que el resto del Sistema Solar. Obsérvese que todas las lunas principales de Saturno hasta Iapetus orbitan en el mismo plano, lo que indica su formación a partir de un disco circunplanetario.
El siguiente planeta, Urano, tiene cinco lunas principales y masivas: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberón. En el interior de Oberón, hay un total de 17 lunas uranianas, y sólo Miranda, cuya órbita está inclinada en 4,2º con respecto a la rotación de Urano, está inclinada en más de 1º. Más allá de Oberón, hay nueve lunas pequeñas conocidas hasta ahora, y la más cercana está a una distancia de Urano siete veces mayor que la de Oberón.
Pero entonces, llegamos a Neptuno. Los satélites de Neptuno están dominados por una enorme luna: Tritón, que actualmente es la séptima luna más grande del Sistema Solar (detrás de las cuatro lunas galileanas de Júpiter, Titán de Saturno y la Luna de la Tierra). En el interior de Neptuno, el resto de sus satélites tienen un aspecto normal: son siete, y mientras la Náyade más interna está inclinada 4,7º respecto a la rotación de Neptuno, las otras seis están inclinadas menos de 1º.
Pero cuando se observa Tritón y más allá, no se parece a ninguno de los otros sistemas lunares conocidos.
La órbita de Tritón (rojo) tiene una inclinación de 157° en comparación con las lunas que co-rotan con la rotación de Neptuno (verde), y una inclinación de 130° respecto a los objetos que co-rotan con el plano de la eclíptica. La orientación de Tritón es la evidencia más fuerte de que es un cuerpo capturado.
WIKIMEDIA COMMONS USER ZYJACKLIN; NASA / JPL / USGS
Para empezar, la órbita de Tritón está mal. Todas las demás lunas grandes que conocemos -la Luna de la Tierra, así como todas las lunas principales y masivas de Júpiter, Saturno y Urano- orbitan aproximadamente en el mismo plano que el planeta al que orbitan. Además, todas orbitan en la misma dirección que los planetas: en sentido contrario a las agujas del reloj, si se mira «hacia abajo» desde el polo norte del Sol.
Pero Tritón no.
Tritón orbita en lo que llamamos la dirección retrógrada: orbita en el sentido de las agujas del reloj alrededor de Neptuno, incluso cuando Neptuno y todos los demás planetas (así como todas las lunas interiores a Tritón) giran en la dirección opuesta (retrógrada). Además, Tritón ni siquiera está en el mismo plano -o cerca de él- en el que orbita Neptuno. Está inclinado unos 23º con respecto al plano en el que Neptuno gira sobre su eje, además de girar en la dirección equivocada. Esa es una gran bandera roja que nos indica que Tritón no se formó a partir del mismo disco circunplanetario del que se formaron las lunas interiores (o las lunas de los otros gigantes gaseosos).
Cuando se clasifican todas las lunas, planetas pequeños y planetas enanos de nuestro Sistema Solar, se puede ver que … muchos de los objetos no planetarios más grandes son lunas, y unos pocos son objetos del cinturón de Kuiper. Hay una enorme caída de tamaño después de los 11 primeros. Tritón tiene, sorprendentemente, una densidad mayor de la que cabría esperar por su ubicación.
MONTAJE DE EMILY LAKDAWALLA. DATOS DE NASA / JPL, JHUAPL/SWRI, SSI, Y UCLA / MPS / DLR / IDA, PROCESADOS POR GORDAN UGARKOVIC, TED STRYK, BJORN JONSSON, ROMAN TKACHENKO, Y EMILY LAKDAWALLA
Otra propiedad interesante de Tritón es su densidad. Las otras lunas masivas del Sistema Solar exhiben una amplia gama de densidades, pero en su mayoría caen en un rango entre 2,0 y 3,0 gramos por centímetro cúbico: comparable a la densidad de la capa de la corteza terrestre. En el extremo superior se encuentran las lunas más internas de Júpiter: Io y Europa; en el extremo inferior están Titán, Ganímedes y Calisto. A medida que nos alejamos, hasta llegar a los satélites de Urano, su densidad desciende hasta unos 1,5 gramos por centímetro cúbico. Los otros satélites de Neptuno y Urano son en su mayoría agua-hielo, con una densidad que indica eso.
Pero luego está Tritón.
Con una densidad de unos 2,06 gramos por centímetro cúbico, la densidad de Tritón es anómalamente grande. Está cubierto de varios hielos: nitrógeno congelado sobre un manto de dióxido de carbono (hielo seco) y agua-hielo, similar a la composición de Plutón. Sin embargo, debe tener un núcleo de roca y metal más denso, lo que le da una densidad significativamente mayor que la de Plutón. ¿El único objeto que conocemos comparable a Tritón? Eris, el objeto más masivo del cinturón de Kuiper: un 27% más masivo que Plutón, pero de alguna manera todavía más pequeño.
Tritón, a la izquierda, según las imágenes de Voyager 2, y Plutón, a la derecha, según las imágenes de New Horizons. Ambos mundos … están cubiertos por una mezcla de nitrógeno, dióxido de carbono y hielos de base acuosa, pero Tritón es más grande y tiene una densidad significativamente mayor. Si Tritón fuera devuelto al cinturón de Kuiper, sería el cuerpo más grande y masivo que existe.
NASA/JPL/USGS (L), NASA/JHUAPL/SWRI (R)
Por último, Tritón es un extremo atípico cuando se observan las lunas exteriores de Neptuno. Hay que reconocer que es posible, como también lo es para Urano, que haya una enorme cantidad de lunas más pequeñas que orbiten alrededor de este gigante gaseoso exterior, y que la falta de una misión dedicada a ello en los últimos 30 años nos haya impedido detectarlas. Pero cuando observamos los otros satélites que existen más allá del último satélite principal de un planeta gigante gaseoso, todos comienzan a aparecer en algún lugar de 3 a 8 veces más lejos que la última luna principal.
Pero no en el caso de Tritón y Neptuno.
Tritón está relativamente cerca de Neptuno, con una distancia orbital media de sólo 355.000 km: aproximadamente un 10% más cerca de Neptuno que la Luna de la Tierra. Pero la siguiente luna, Nereida, está a la friolera de 5,5 millones de kilómetros, lo que supone una relación de distancia de 15,5 a 1. Y lo que es peor, si se va a la siguiente luna desde Nereida, se llega a Halimede, que está a 16,6 millones de km, una distancia espectacularmente grande. En total, sólo se conocen 14 lunas de Neptuno, el menor número conocido para un planeta gigante gaseoso.
El terreno polar sur de Tritón fotografiado por la nave Voyager 2. Alrededor de 50 penachos oscuros marcan … lo que se cree que son criovolcanes, siendo esas estelas causadas por el fenómeno coloquialmente llamado ‘fumadores negros’.
NASA / VOYAGER 2
Además, existen otras propiedades «extrañas» en Tritón que lo hacen diferente a cualquier otra luna. En cuanto a su superficie, tiene criovolcanes helados, lo que lo convierte en uno de los cuatro mundos del Sistema Solar (la Tierra, Venus, Io y Tritón) que se sabe que tienen actividad volcánica en la superficie.
En términos de masa, si se suman todos los satélites de Neptuno, Tritón compone el 99,5% de la masa de todo lo que orbita alrededor de Neptuno: lunas, lunetas y anillos incluidos. Esta es, con mucho, la mayor proporción de cualquier sistema planetario con más de una luna involucrada.
Y en términos de color, no se parece a ninguna de las otras lunas de Neptuno, Urano, Saturno o Júpiter. En cambio, encaja perfectamente con objetos como Plutón y Eris: los grandes objetos del cinturón de Kuiper. De hecho, si examinamos tanto la atmósfera como la superficie de Tritón, tiene mucho más en común con los objetos conocidos del cinturón de Kuiper que cualquiera de las otras lunas de nuestro Sistema Solar.
Imagen en falso color de Tritón, la mayor luna de Neptuno, tomada por la nave espacial Voyager 2. Esta imagen de baja resolución es la mejor fotografía que la Voyager 2 tomó de la luna más grande de Neptuno, justo 2 días antes de su máxima aproximación.
TIME LIFE PICTURES/NASA/THE LIFE PICTURE COLLECTION/GETTY IMAGES
Todas estas pruebas apuntan a una conclusión fascinante: Tritón no se formó como lo hicieron las otras grandes lunas de los gigantes gaseosos; no surgió de un disco circunplanetario que se remonta a las primeras etapas del Sistema Solar. En su lugar, parece que Tritón fue originalmente un objeto del cinturón de Kuiper -más grande y más masivo que Plutón o Eris-, el antiguo rey del cinturón de Kuiper. Sólo que, hace algún tiempo, Tritón fue capturado gravitacionalmente por Neptuno, donde continúa orbitando ese mundo masivo incluso hoy en día.
Si esto es cierto, significa que Neptuno muy probablemente tuvo un rico sistema lunar propio, con una serie de lunas masivas y grandes que lo orbitaban en un momento dado. Y luego, en el transcurso de cientos de millones (o tal vez incluso miles de millones) de años, los ligeros y repetidos tirones de los objetos del cinturón de Kuiper llevaron al objeto más grande de éste a su esfera de Hill: la región de su influencia gravitatoria. Ese fue el inicio de un proceso que llevaría a la captura de Tritón.
Un cosido de dos exposiciones de 591 s obtenidas a través del filtro transparente de la cámara gran angular … de la Voyager 2, que muestra el sistema de anillos completo de Neptuno con la máxima sensibilidad. La totalidad del sistema de anillos de Neptuno se encuentra bien dentro de la órbita de Tritón, lo que indica que cualquier sistema exterior preexistente, tanto anillos como lunas, fue destruido por el proceso de captura de Tritón.
NASA/JPL
Las siete lunas más internas (pequeñas) de Neptuno, desde Naiad hasta Proteus, son probablemente las únicas lunas neptunianas que quedan de la formación de Neptuno y de aquel disco circunplanetario original. Todas estas lunas son pequeñas, tienen poca masa, orbitan en el mismo plano que la rotación de Neptuno y completan una revolución alrededor de Neptuno en menos de 27 horas. Están increíblemente cerca de este mundo gigante gaseoso.
Más allá de eso, es probable que hubiera un rico sistema lunar que nunca conoceremos. Esto se debe a que Tritón, un objeto capturado del cinturón de Kuiper, eliminó todo lo demás. A través de una combinación de interacciones gravitacionales, transferencia de momento angular y fuerzas de marea de Neptuno, Tritón finalmente:
El tritón, más que cualquier otro factor, hace que el sistema lunar de Neptuno sea único entre los mundos de nuestro Sistema Solar, pero las implicaciones son fascinantes.
Tritón, el mayor satélite de Neptuno, según imágenes de la nave espacial Voyager 2. El variado terreno de … Tritón es similar al variado terreno que encontramos en Plutón. Junto con otras similitudes, podemos concluir con seguridad que Tritón no se originó alrededor del propio Neptuno, sino en el cinturón de Kuiper.
HORA LIFE PICTURES/NASA/THE LIFE PICTURE COLLECTION/GETTY IMAGES
Cuando juntamos todo lo que hemos aprendido, nos queda una imagen en la que los Sistemas Solares se forman con una serie de planetas a su alrededor: una mezcla de planetas terrestres (rocosos) y gigantes gaseosos (con envolturas de hidrógeno/helio). Fuera del último planeta que se forme -el mundo más lejano de gran masa que pueda despejar su órbita- debería persistir una serie de cuerpos helados en un análogo de nuestro cinturón de Kuiper. Y es muy probable, quizás incluso inevitable, que uno de los objetos más masivos sea capturado gravitacionalmente, eliminando la mayor parte del sistema de satélites preexistente alrededor de ese mundo.
Neptuno es el único planeta de nuestro Sistema Solar que tiene su sistema lunar original interrumpido de esta manera. Tritón, el otrora «rey del cinturón de Kuiper», fue capturado gravitacionalmente por él hace mucho tiempo, eliminando en el proceso todos los satélites de Neptuno, excepto los más internos. ¿Existen todavía algunos de ellos como centauros o cometas de largo periodo? ¿Son algunas de las lunas exteriores de Neptuno restos de su disco circunplanetario original? ¿Hay lunas adicionales que esperan ser descubiertas? Y, ¿es su sistema lunar el típico de los planetas más externos de los sistemas exoplanetarios?
Todo esto son preguntas abiertas, y los astrónomos planetarios esperan datos adicionales y nuevas misiones para saberlo con seguridad. Mientras tanto, podemos estar seguros de que Tritón destruyó el sistema de satélites preexistente de Neptuno. En la caótica danza gravitatoria de nuestro Sistema Solar, sólo quedan los supervivientes para contar sus historias.