gov-civil-vilareal.ptExplicando las lunas raviolis de Saturno
>Las lunas de Saturno son raras.
Quiero decir, De Verdad extraño. Cuando la nave espacial Cassini apareció en Saturno en 2004 y comenzó a hacer sobrevuelos de algunas de las lunas interiores, las imágenes que envió a la Tierra eran tan extrañas que tuve que mirarlas por un momento para comprender la forma que estaba viendo.
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Eso es porque algunos de ellos parecen, bueno ... ravioles. Sí, en serio.
Las lunas de Saturno Atlas (izquierda) y Pan (derecha), las cuales tienen grandes bordes aplanados a su alrededor, haciéndolas parecer ravioles. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales
Esa imagen muestra las lunas pequeñas (~ 35 kilómetros de ancho) Atlas y Pan. Quiero decir, vamos . Solo mirarlos me da hambre.
¿Qué podría hacer que tuvieran estas llantas anchas?
El primer pensamiento tuvo que ver con la ubicación. . Ambas lunas orbitan a Saturno en o muy cerca del sistema de anillos. El ancho anillo exterior de Saturno se llama anillo A, y tiene un espacio llamado Encke Gap, que tiene unos 325 km de ancho. Pan orbita dentro de este espacio y Atlas justo fuera del borde exterior afilado del anillo A. Si la gravedad de las lunas pudiera atraer las partículas de los anillos de hielo, podrían acumularse a lo largo de los ecuadores de las lunas, y en la débil gravedad de las lunas formar estas extrañas estructuras.
Sin embargo, si este fuera el caso, las lunas deberían formar formas elipsoidales (como una pelota de rugby) debido a las mareas de la gravedad de Saturno. No es así, así que algo más debe estar sucediendo.
Animación que muestra la aproximación de Cassini a Atlas. Los puntos no son estrellas, sino partículas subatómicas que chocan con los detectores de Cassini. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales
Un equipo de científicos planetarios tuvo otra idea que podría explicar estas formas : Colisiones a baja velocidad.
En este escenario , las lunas crecen cuando las partículas pequeñas chocan y se pegan, pero el proceso cambia con el tiempo, a medida que se forman objetos más grandes. En primer lugar, se forma una pequeña luna de un tamaño decente en los anillos exteriores y, debido a las interacciones con los anillos, sale de Saturno. Entonces se forma una segunda luna más pequeña en el lugar donde se formó la primera, y también se mueve hacia afuera. Este proceso continúa, con cada luna creciendo a medida que se mueve a través de los anillos y se aleja de ellos, y terminas con una serie de lunas que se hacen más grandes cuanto más se alejan de Saturno; este proceso de crecimiento se llama régimen piramidal .
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Pero, ¿qué pasa después? El nuevo trabajo analiza las colisiones a baja velocidad entre estas lunas, para ver qué formas adoptan. Usando sofisticados modelos informáticos de cómo se comportan objetos como estos cuando chocan, encontraron algo asombroso: cuando tomaron en cuenta la masa, la textura (tienden a ser porosos en lugar de sólidos) y las mareas de la gravedad de los objetos, fueron capaz de reproducir bastante bien las formas de Pan y Atlas.
Las colisiones tienen que ser de frente, o casi, y ocurren a velocidades de algunas docenas de metros por segundo (aproximadamente hasta dos veces más rápido que las velocidades de la carretera). Cuando eso sucede, los dos chocan, se fusionan y se juntan como bolas de granizado, formando una cresta a su alrededor a medida que el material se aplasta (como la parte de helado de un sándwich de helado si el helado está demasiado caliente, y estos alimentos las analogías me están matando)
Animaciones de modelos informáticos de cómo se formaron algunas de las lunas de Saturno a partir de colisiones a baja velocidad. Crédito: Adrien Leleu, Martin Jutzi y Martin Rubin de la Universidad de Berna.
Después de que se forma la luna pequeña con una cresta, los escombros del impacto que se arrojaron al espacio a su alrededor pueden volver a acumularse, formando los bordes más anchos de tipo ravioli. Eso puede que También es posible que parte de ese material también provenga de los anillos, como la primera idea planteada.
Atlas, Pan y Prometheus (fila superior) y modelos de sus formas basados en colisiones (abajo), los ravioles y las lunas de Saturno. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales / Universidad de Berna
Este método incluso explica la forma muy extraña de la luna Prometeo, que es alargada y tiene puntas puntiagudas en sus extremos. Si la colisión no fue precisamente frontal, sino unos pocos grados, el impacto descentrado hace que el objeto resultante se alargue más, y las mareas de Saturno lo estiran aún más, creando la forma retorcida y puntiaguda. Sus modelos coinciden sorprendentemente bien con la forma real de la luna.
Las colisiones frontales serían un resultado natural del proceso piramidal, ya que las lunas se forman inicialmente en el plano de los anillos, que es muy estrechamente constreñido. Entonces esa parte también funciona.
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Imagen de Cassini de la luna Jápeto en forma de nuez (izquierda), y un modelo de la misma basado en colisiones entre lunas más pequeñas, que reproduce la extraña y enorme cresta ecuatorial. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales / Universidad de Berna
Si bien encuentran que este método funciona para las lunas interiores, también podría funcionar para algunas grandes lunas exteriores. Recientemente escribí sobre Jápeto, una luna exterior de Saturno que tiene 1.500 km de ancho y tiene una enorme cresta que recorre todo su ecuador. En ese artículo escribí sobre una investigación que mostró cómo un anillo de material alrededor de la luna después de una colisión podría haberse acumulado en la superficie, amontonándose para formar la cadena montañosa continua.
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Pero este nuevo trabajo sugiere que la cresta se formó después de una colisión a baja velocidad entre dos lunas, cada una con la mitad de la masa de Jápeto. Eso es posible, pero es menos probable una colisión frontal tan lejos como las órbitas de Jápeto (a más de 3 millones de kilómetros del planeta) y con una inclinación orbital significativa de 15 ° con respecto al ecuador de Saturno. Quizás Jápeto se formó de la manera que ellos predicen y algo sucedió para ponerlo en una órbita muy inclinada. No es claro.
Las lecciones de este cuento son muchas. Una es que es posible explicar las extrañas formas de las lunas interiores de Saturno, y quizás algunas otras también, pero los detalles exactos pueden ser difíciles de precisar. Otra es que las teorías en competencia son buenas, ya que a veces partes de ellas son correctas y pueden combinarse.
Una tercera es que, incluso ahora, años después de que Cassini terminó su misión y se sumergió en la atmósfera de Saturno, todavía no entendemos realmente qué está pasando con la flota de lunas extrañas y extrañas del mundo anillado. Puede pasar un tiempo antes de que todo esto se una, y quizás para entonces tengamos otra misión en Saturno que pueda negar o apoyar estas ideas.
Saturno es un lugar hermoso y extraño. Espero que siempre haya preguntas al respecto por responder.
