Como o Tritão de Netuno destruiu quase todas as suas luas

Os crescentes iluminados de Netuno (em primeiro plano) e sua maior lua Tritão (fundo) mostram o quão impressionantemente grande Tritão, a 7ª maior lua de todo o Sistema Solar, é em comparação. Esta imagem foi tirada pela sonda Voyager 2 em 29 de agosto de 1989, 3 dias após sua maior aproximação a Netuno. (FOTO12/UIG/GETTY IMAGENS)

A maior lua em torno do nosso último planeta não se originou com Netuno.


Quando se trata das luas do nosso Sistema Solar, há apenas um planeta que não se encaixa nas nossas expectativas: Netuno. Para todos os outros planetas, existem duas maneiras principais de adquirir suas luas:



  • ou as luas surgiram como resultado de um impacto gigante, levantando detritos que caíram de volta no mundo principal ou se fundiram em um ou mais satélites,
  • ou suas luas são remanescentes da formação do Sistema Solar, formando-se a partir de um disco circumplanetário em torno de um mundo gigante gasoso.

A Terra e Marte provavelmente obtiveram suas luas de impactos gigantes, juntamente com grandes objetos do cinturão de Kuiper com luas como Plutão, Haumea, Eris e Makemake. Na verdade, especula-se que impactos gigantes são a maneira número um que os mundos terrestres e rochosos obtêm suas luas .





Mas para os mundos gigantes gasosos, suas luas se formaram principalmente a partir de um disco circumplanetário no início, completo com grandes luas que orbitam todas no mesmo plano e um sistema de anéis para acompanhá-las. Júpiter, Saturno e Urano se encaixam nessa imagem, mas Netuno é um caso atípico. É uma grande lua, Tritão, parece ser um objeto capturado do cinturão de Kuiper e obliterou quase todo o sistema netuniano no processo. Aqui está o que sabemos hoje.

Júpiter e seus anéis, bandas e outras características sensíveis ao calor no infravermelho. Observe como tudo o que observamos, as bandas, anéis e luas de Júpiter, orbitam no mesmo plano. Esta é uma forte indicação de que todos eles se formaram ao mesmo tempo: desde o disco circumplanetário inicial em torno de Júpiter que data da formação do Sistema Solar. (TROCCHE100 NA WIKIPÉDIA ITALIANA)



Se você der uma olhada nos três planetas gigantes gasosos típicos, todos eles contam uma história semelhante. Júpiter tem quatro grandes luas : os satélites galileanos de Io, Europa, Ganimedes e Calisto. No interior de Io, há quatro pequenas luas; fora de Calisto, cerca de quatro vezes mais distante, uma enorme quantidade de pequenas luas externas orbitam em torno de Júpiter. As principais luas orbitam todas aproximadamente no mesmo plano, que coincide com o plano orbital de Júpiter.



Saturno tem apenas uma lua enorme, Titã, mas possui um total de 7 luas que são pelo menos 10% da massa da Terra Lua: Mimas, Encélado, Tétis, Dione, Reia, Titã e Jápeto. Fora dessa última grande lua, Jápeto, não há luas adicionais até você chegar um pouco mais de três vezes mais longe, e então há muitas pequenas luas que orbitam em torno de Saturno. As luas que estão no interior de Jápeto – e há 23 delas – orbitam todas no mesmo plano umas das outras, que é o mesmo plano da rotação de Saturno e seu impressionante sistema de anéis.

A totalidade dos anéis principais de Saturno, do anel D interno ao anel F externo, pode ser muito mais recente do que o resto do Sistema Solar. Observe que todas as principais luas de Saturno até Jápeto orbitam no mesmo plano, indicando sua formação a partir de um disco circumplanetário. (NASA/JPL)



O próximo planeta a sair, Urano, tem cinco grandes luas massivas : Miranda, Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon. No interior de Oberon, há um total de 17 luas de Urano, e apenas Miranda, cuja órbita é inclinada em 4,2° em relação à rotação de Urano, é inclinada em mais de 1°. Além de Oberon, existem nove pequenas luas conhecidas até agora, com a mais próxima cerca de sete vezes mais distante de Urano que Oberon.

Mas então, chegamos a Netuno. Os satélites de Netuno são dominados por uma lua massiva: Tritão, que atualmente é classificada como a sétima maior lua no Sistema Solar (atrás das quatro luas galileanas de Júpiter, Titã de Saturno e Lua da Terra). No interior de Netuno, o resto de seus satélites parece normal: há sete deles, e enquanto a Náiade mais interna está inclinada em 4,7° em relação à rotação de Netuno, os outros seis estão inclinados em menos de 1°.



Mas quando você olha para Tritão e além, não se parece com nenhum dos outros sistemas lunares conhecidos.



A órbita de Tritão (vermelho) tem uma inclinação de 157° em comparação com as luas que giram com a rotação de Netuno (verde) e uma inclinação de 130° para objetos que giram com o plano da eclíptica. A orientação de Tritão é a evidência mais forte de que é um corpo capturado. (USUÁRIO DO WIKIMEDIA COMMONS ZYJACKLIN; NASA/JPL/USGS)

Para começar, a órbita de Tritão está errada. Todas as outras grandes luas que conhecemos – a Lua da Terra, bem como todas as grandes luas massivas de Júpiter, Saturno e Urano – orbitam aproximadamente no mesmo plano que o planeta que orbitam. Além disso, todos eles orbitam na mesma direção que os planetas: no sentido anti-horário, se você estiver olhando para baixo do pólo norte do Sol.



Mas não Tritão.

Tritão orbita no que chamamos de direção retrógrada: ele orbita no sentido horário em torno de Netuno, assim como Netuno e todos os outros planetas (assim como todas as luas no interior de Tritão) giram na direção oposta (prograda). Além disso, Tritão nem está no mesmo plano – ou perto dele – que Netuno orbita. Está inclinado em cerca de 23° em relação ao plano que Netuno gira em seu eixo, além de girar na direção errada. Essa é uma grande bandeira vermelha que nos diz que Tritão não se formou a partir do mesmo disco circumplanetário que as luas interiores (ou as luas dos outros gigantes gasosos) se formaram.



Quando você classifica todas as luas, planetas pequenos e planetas anões em nosso Sistema Solar, você pode ver que muitos dos maiores objetos não planetários são luas, com alguns sendo objetos do cinturão de Kuiper. Há uma enorme queda de tamanho após o top 11. Triton é, surpreendentemente, uma densidade mais alta do que esperávamos para sua localização. (MONTAGEM DE EMILY LAKDAWALLA. DADOS DA NASA/JPL, JHUAPL/SWRI, SSI E UCLA/MPS/DLR/IDA, PROCESSADOS POR GORDAN UGARKOVIC, TED STRYK, BJORN JONSSON, ROMAN TKACHENKO E EMILY LAKDAWALLA)

Outra propriedade interessante de Triton é sua densidade. As outras luas massivas do Sistema Solar exibem uma ampla gama de densidades, mas geralmente caem em uma faixa entre 2,0 e 3,0 gramas por centímetro cúbico: comparável à densidade da camada crustal da Terra. Na extremidade superior estão as grandes luas mais internas de Júpiter: Io e Europa; na extremidade inferior estão Titã, Ganimedes e Calisto. À medida que você vai cada vez mais longe, até os satélites de Urano, eles diminuem de densidade, para cerca de 1,5 gramas por centímetro cúbico. Os outros satélites de Netuno e Urano são principalmente água gelada, com uma densidade indicando isso.

Mas então há Tritão.

Com uma densidade de cerca de 2,06 gramas por centímetro cúbico, a densidade de Triton é anormalmente grande. Está coberto de vários gelos: nitrogênio congelado sobre um dióxido de carbono (gelo seco) e manto de gelo de água, semelhante à composição de Plutão. No entanto, deve ter um núcleo de rocha e metal mais denso, o que lhe confere uma densidade significativamente maior do que Plutão. O único objeto que conhecemos que é comparável a Tritão? Eris, o objeto mais massivo do Cinturão de Kuiper: 27% mais massivo que Plutão, mas de alguma forma ainda menor.

Tritão, à esquerda, fotografado pela Voyager 2, e Plutão, à direita, fotografado pela New Horizons. Ambos os mundos são cobertos por uma mistura de nitrogênio, dióxido de carbono e gelo à base de água, mas Tritão é maior e tem uma densidade significativamente maior. Se Tritão fosse devolvido ao cinturão de Kuiper, seria o maior e mais maciço corpo lá fora. (NASA/JPL/USGS (L), NASA/JHUAPL/SWRI (R))

Finalmente, Tritão é uma exceção extrema quando você olha para as luas externas de Netuno. É certo que é possível, assim como também é possível para Urano, que haja um enorme conjunto de luas menores que orbitam esse gigante gasoso externo e que a falta de uma missão dedicada nos últimos 30 anos nos impediu de detectá-los. Mas quando olhamos para os outros satélites que existem além do último grande satélite de um planeta gigante gasoso, todos eles começam a aparecer em algum lugar de 3 a 8 vezes mais longe do que a última grande lua.

Mas não no caso de Tritão e Netuno.

Tritão está relativamente perto de Netuno, com uma distância orbital média de apenas 355.000 km: cerca de 10% mais perto de Netuno do que a Lua está da Terra. Mas a próxima lua, Nereid, está a 5,5 milhões de km de distância, para uma proporção de distância de 15,5 para 1. Pior ainda, se você for para a próxima lua de Nereida, chegará a Halimede, que fica a 16,6 milhões de km, uma distância espetacularmente grande. Ao todo, existem apenas 14 luas conhecidas de Netuno, o menor número conhecido para um planeta gigante gasoso.

Terreno polar sul de Tritão fotografado pela sonda Voyager 2. Cerca de 50 plumas escuras marcam o que se acredita serem criovulcões, com essas trilhas sendo causadas pelo fenômeno coloquialmente chamado de 'fumantes negros'. (NASA / VOYAGER 2)

Além disso, existem propriedades estranhas adicionais sobre Tritão que são diferentes de qualquer outra lua. Em termos de sua superfície, possui criovulcões gelados, tornando-o um dos quatro mundos do Sistema Solar (Terra, Vênus, Io e Tritão) conhecidos por ter atividade vulcânica ativa na superfície.

Em termos de massa, se você somar todos os satélites de Netuno, Tritão compõe 99,5% da massa de tudo que orbita Netuno: luas, luas e anéis incluídos. Esta é de longe a maior proporção de qualquer sistema planetário com mais de uma lua envolvida.

E em termos de cor, não se parece com nenhuma das outras luas de Netuno, Urano, Saturno ou Júpiter. Em vez disso, ele se encaixa perfeitamente em objetos como Plutão e Eris: os grandes objetos do cinturão de Kuiper. De fato, se examinarmos tanto a atmosfera quanto a superfície de Tritão, ela tem muito mais em comum com os objetos conhecidos do Cinturão de Kuiper do que qualquer uma das outras luas do nosso Sistema Solar.

Imagem em cores falsas de Tritão, a maior lua de Netuno, tirada pela sonda Voyager 2. Esta imagem de baixa resolução é a melhor fotografia que a Voyager 2 tirou da maior lua de Netuno, apenas 2 dias antes da aproximação mais próxima. (TIME LIFE PICTURES/NASA/THE LIFE PICTURE COLLECTION/GETTY IMAGES)

Todas essas evidências apontam para uma conclusão fascinante: Tritão não se formou como as outras grandes luas dos gigantes gasosos; não surgiu de um disco circumplanetário que remonta aos estágios iniciais do Sistema Solar. Em vez disso, parece que Tritão era originalmente um objeto do cinturão de Kuiper – maior e mais massivo que Plutão ou Eris – o antigo rei do cinturão de Kuiper. Só que, algum tempo atrás, Tritão foi capturado gravitacionalmente por Netuno, onde continua orbitando esse mundo massivo até hoje.

Se isso for verdade, significa que Netuno provavelmente tinha um rico sistema lunar próprio, com uma série de grandes e grandes luas orbitando-o em um ponto. E então, ao longo de centenas de milhões (ou talvez bilhões) de anos, puxões leves e repetidos em objetos no cinturão de Kuiper trouxeram o maior objeto dentro de sua esfera Hill: a região de sua influência gravitacional. Esse foi o início de um processo que levaria à captura de Tritão.

Uma junção de duas exposições de 591 s obtidas através do filtro claro da câmera grande angular da Voyager 2, mostrando o sistema de anel completo de Netuno com a maior sensibilidade. A totalidade do sistema de anéis de Netuno está localizada bem dentro da órbita de Tritão, indicando que qualquer sistema externo pré-existente, anéis e luas, foram destruídos pelo processo de captura de Tritão. (NASA/JPL)

As sete (pequenas) luas mais internas de Netuno, de Naiad a Proteus, são provavelmente as únicas luas netunianas que sobraram da formação de Netuno e daquele disco circumplanetário original. Essas luas são todas pequenas, de baixa massa, todas orbitam no mesmo plano da rotação de Netuno e completam uma revolução em torno de Netuno em menos de 27 horas. Eles estão incrivelmente próximos desse mundo gigante de gás.

Além disso, provavelmente havia um rico sistema lunar que nunca saberemos. Isso porque Triton, um objeto do cinturão de Kuiper capturado, limpou todo o resto. Através de uma combinação de interações gravitacionais, transferência de momento angular e forças de maré de Netuno, Tritão eventualmente:

  • migrou para dentro,
  • ejetou todas as luas externas pré-existentes de Netuno,
  • e foi trazido para uma órbita circular travada por maré em torno de Netuno.

Tritão, mais do que qualquer outro fator, torna o sistema lunar de Netuno único entre os mundos do nosso Sistema Solar, mas as implicações são fascinantes.

Tritão, o maior satélite de Netuno, fotografado pela espaçonave Voyager 2. O terreno variado em Tritão é semelhante ao terreno variado que encontramos em Plutão. Juntamente com outras semelhanças, podemos concluir com confiança que Tritão não se originou em torno de Netuno, mas no cinturão de Kuiper. (TIME LIFE PICTURES/NASA/THE LIFE PICTURE COLLECTION/GETTY IMAGES)

Quando juntamos tudo o que aprendemos, ficamos com uma imagem em que os sistemas solares se formam com uma série de planetas ao seu redor: uma mistura de planetas terrestres (rochosos) e gigantes gasosos (com envelopes de hidrogênio / hélio). Fora do último planeta que se forma - o mundo de grande massa mais distante que pode limpar sua órbita - uma série de corpos gelados deve persistir em um análogo do nosso cinturão de Kuiper. E pode ser um evento muito provável, talvez até uma inevitabilidade, que um dos objetos mais massivos seja capturado gravitacionalmente, limpando a maior parte de qualquer sistema de satélite pré-existente que existisse naquele mundo.

Netuno é o único planeta em nosso Sistema Solar a ter seu sistema lunar original interrompido dessa maneira. Tritão, o ex-rei do cinturão de Kuiper, foi gravitacionalmente capturado por ele há muito tempo, eliminando todos, exceto os satélites mais internos de Netuno no processo. Alguns deles ainda existem como centauros ou cometas de longo período? Alguma das luas externas de Netuno são remanescentes de seu disco circumplanetário original? Existem luas adicionais esperando para serem descobertas? E seu sistema lunar é típico de um planeta mais externo em sistemas exoplanetários?

Todas essas são questões em aberto, com astrônomos planetários aguardando dados adicionais e novas missões para saber com certeza. Enquanto isso, podemos ter certeza de que Tritão destruiu o sistema de satélites pré-existente de Netuno. Na caótica dança gravitacional do nosso Sistema Solar, restam apenas os sobreviventes para contar suas histórias.


Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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