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Uma queda titânica da lua criou os anéis icônicos de Saturno?
A maior lua de Saturno, Titã, envolta em poluição atmosférica, pode ser o resultado de uma fusão dramática entre duas outras luas que iniciou uma cavalgada de efeitos – incluindo a formação dos belos anéis de Saturno.
Quando o Cassini-Huygens missão chegou ao sistema saturniano em 2004, foi saudada por um zoológico de luas misteriosas com propriedades bizarras. Titãa segunda maior lua do sistema solaré também a única lua em nossa vizinhança cósmica que ostenta uma atmosfera impregnada de moléculas orgânicas. Depois, há Hyperion, um corpo espancado e machucado que parece uma pedra-pomes gigante caindo ao redor Saturno. Enquanto isso, o mundo yin-yang de Jápeto, com seus hemisférios de dois tons que se acredita resultar da passagem pelo anel E de Saturno – que é formado por material expelido de Encéladodos gêiseres de Saturno – tem a órbita mais inclinada de qualquer uma das principais luas de Saturno, com um ângulo de 15,5 graus em relação ao plano equatorial de Saturno.
Agora, os astrónomos liderados por Matija Ćuk do Instituto SETI começaram a suspeitar que a criação do Titã que conhecemos hoje através de uma colisão e fusão de duas luas poderia ter desencadeado uma série de eventos que levaram a todas as outras peculiaridades de Saturno que vemos hoje.
A pista para tudo isto veio das medições da Cassini do “momento de inércia” de Saturno, que é governado pela distribuição de massa dentro do próprio Saturno. Este momento de inércia é um fator que controla o quanto o eixo de rotação de Saturno oscila, como um pião, um fenômeno conhecido como precessão. Pensava-se que o período da precessão de Saturno correspondia ao período da distante Netunoórbita de Saturno, criando uma ressonância gravitacional que começou a puxar Saturno em um ângulo de 26,7 graus em relação ao plano de sua órbita ao redor do sol. Esta inclinação tem a vantagem adicional de nos permitir ver os anéis de Saturno mais claramente a partir de Terra.
Mas as medições da distribuição interna de massa da Cassini mostraram que um pouco mais da massa de Saturno estava concentrada no centro do que se pensava. Isto, portanto, altera o momento de inércia de Saturno, o que o tira marginalmente da ressonância com a órbita de Netuno.
Aparentemente, algo tirou Saturno de sincronia com Netuno, resultando na redistribuição da massa dentro de Saturno. Mas o que poderia ter feito isso?
Apesar de serem muito menos massivos que Saturno, as luas do planeta anelado podem ter um efeito surpreendentemente grande no planeta. Originalmente, para explicar o que tirou Saturno da ressonância com Netuno, os cientistas criaram a teoria de que era uma vez Saturno que tinha outra lua gelada, que eles chamaram de Crisálida. Esta lua, disseram eles, poderia ter tido a sua órbita perturbada após um encontro próximo com Titã e chegado demasiado perto de Saturno, onde as forças gravitacionais das marés a destruíram há cerca de 100 milhões de anos. Embora a maior parte dos destroços tenha caído em Saturno, alguns permaneceram em órbita, formando os anéis. Enquanto isso, a interação com Crisálida teria sido o gatilho para causar a expansão da órbita de Titã, o que por sua vez teria tirado Saturno de sincronia com Netuno.
Era uma boa teoria, mas quando a equipe de Ćuk a testou em simulações, descobriu que na grande maioria das vezes Crisálida colidiu com Titã. No entanto, em vez de ser um beco sem saída para a hipótese da Crisálida, as simulações abriram outra porta, e a chave foi outra lua de Saturno, Hipérion, que orbita um pouco além de Titã.
Titã e Hipérion são outro exemplo de ressonância gravitacional. Suas órbitas estão interligadas: para cada quatro órbitas de Saturno que Titã faz, Hipérion faz exatamente três órbitas, girando desordenadamente em torno do planeta anelado.
“Hyperion, a menor entre as principais luas de Saturno, forneceu-nos a pista mais importante sobre a história do sistema”, disse Ćuk num comunicado. declaração. “Em simulações em que a lua extra se tornou instável, Hipérion foi frequentemente perdido e sobreviveu apenas em casos raros. Reconhecemos que o bloqueio Titã-Híperion é relativamente jovem, com apenas algumas centenas de milhões de anos. Isto data aproximadamente do mesmo período em que a lua extra desapareceu. Talvez Hipérion não tenha sobrevivido a esta reviravolta, mas resultou dela. Se a lua extra se fundisse com Titã, produziria fragmentos perto da órbita de Titã. É exactamente onde Hipérion se teria formado.”
Ćuk está sugerindo que a Crisálida era real e de fato colidiu e se fundiu com o proto-Titã há 100-200 milhões de anos, e que foi essa colisão que moldou muito do que vemos no sistema saturniano.
Por exemplo, antes da colisão, Titã pode ter sido mais parecida com a lua gelada e sem ar de Júpiter, Calisto, com uma superfície antiga e desgastada. A colisão teria limpado toda a superfície de Titã, o que explicaria por que existem tão poucas crateras em Titã abaixo de sua espessa atmosfera. E essa atmosfera teria vazado do interior de Titã durante a colisão. A colisão derrubou Titã em sua órbita ao redor de Saturno, fazendo com que sua órbita se alargasse e se tornasse mais alongada. Só agora está começando a tornar-se gradualmente mais circular novamente.
A mudança na órbita de Titã teria feito com que suas forças de maré causassem estragos nas luas internas de tamanho médio, levando-as a colidir também, de acordo com outras simulações feitas por cientistas da Universidade de Edimburgo e do Centro de Pesquisa Ames da NASA. Embora as luas tenham se reformado a partir da maior parte dos detritos, algumas das partículas geladas teriam se assentado ao redor de Saturno para formar seus sistemas de anéis.
As simulações também mostram que Crisálida teria perturbado a órbita de Jápeto, levando à sua elevada inclinação.
É uma hipótese interessante e interessante – mas atualmente é só isso. Embora a ideia corresponda aos fatos, ainda não há evidências diretas. A missão Dragonfly da NASA a Titã, com lançamento previsto para 2028, pode ser a primeira a encontrar tais evidências, procurando mais sinais de que a superfície de Titã é jovem, indicando a agitação que se seguiu à colisão com Crisálida há mais de 100 milhões de anos.
As descobertas da equipe de Ćuk foram aceitas para publicação no Planetary Science Journal, e um pré-impressão está disponível no repositório de papéis arXiv.
