Uma nova investigação sugere que os anéis brilhantes de Saturno e a sua maior lua, Titã, podem partilhar um passado violento moldado por colisões lunares. Embora a sonda Cassini da NASA tenha mudado a nossa compreensão de Saturno durante a sua missão de 13 anos, também revelou novos mistérios, incluindo a idade surpreendentemente jovem dos anéis de Saturno e a mudança da órbita de Titã. Um novo estudo liderado pelo cientista do Instituto SETI, Matthias Czuk, sugere que estes mistérios estão ligados e que a própria Titã pode ter-se formado a partir da fusão de duas luas anteriores.
Perto do final da sua missão, a Cassini mediu como a massa está distribuída dentro de Saturno. Esta estrutura interna controla a lenta oscilação do planeta no espaço, conhecida como precessão. Durante anos, os investigadores acreditaram que a precessão de Saturno correspondia à de Neptuno, permitindo que a sua interação gravitacional inclinasse gradualmente Saturno e tornasse os seus anéis mais visíveis da Terra.
No entanto, as medições finais da Cassini mostraram que a massa de Saturno está mais concentrada no centro do que os cientistas esperavam. Esta diferença subtil altera a taxa de precessão de Saturno, de modo que já não corresponde à de Neptuno. Para explicar a discrepância, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, levantaram a hipótese de que Saturno já teve uma lua extra. De acordo com a ideia deles, esta lua foi ejetada após um encontro próximo com Titã e mais tarde se separou para formar os anéis.
A órbita de Hyperion fornece uma pista
A equipe do Instituto SETI testou se uma lua extra poderia ter chegado perto o suficiente de Saturno para formar os anéis. Simulações de computador mostraram que o resultado mais provável não foi a formação direta de anéis, mas uma colisão da lua extra com Titã.
Uma pista importante vem de Hyperion, uma pequena lua de Saturno de formato irregular que gira caoticamente pelo espaço. A órbita de Hipérion está conectada à órbita de Titã.
“Hyperion, a menor das principais luas de Saturno, deu-nos a pista mais importante sobre a história do sistema”, disse Chuk. “Nas simulações, quando a lua extra se tornou instável, Hipérion muitas vezes se perdeu e raramente sobreviveu. Reconhecemos que o bloqueio Titã-Híperion é relativamente jovem, com apenas algumas centenas de milhões de anos. Isso se refere aproximadamente ao mesmo período em que a lua extra desapareceu. Hipérion pode não ter sobrevivido a essa reviravolta, mas foi o resultado dela. Se a lua extra se fundisse com Titã, provavelmente teria formado fragmentos próximos à órbita de Titã que teria se formado lá.
Em outras palavras, Hyperion pode não ter apenas sobrevivido ao caos do passado. Pode ter se formado a partir de detritos formados quando Titã se fundiu com outra lua.
Colisão entre protomoons
O novo modelo sugere que Titã se formou a partir da fusão de duas luas anteriores. Um deles era um grande corpo chamado “Prototitã”, quase tão massivo quanto o Titã hoje. O outro era um satélite menor chamado “Proto-Hyperion”.
Tal fusão pode explicar porque Titã tem relativamente poucas crateras de impacto. Um impacto em grande escala teria atingido a superfície da Lua, apagando a maior parte do registro anterior de crateras. A órbita atual de Titã, que é ligeiramente alongada, mas gradualmente se torna mais circular, também sugere uma perturbação relativamente recente que coincide com uma fusão passada.
Antes da colisão, Prototitan pode ter se parecido com a lua de Júpiter, Calisto, com muitas crateras e desprovida de atmosfera. A equipe também descobriu que Proto-Hyperion pode ter inclinado a órbita da distante lua de Saturno, Jápeto, antes de desaparecer, revelando potencialmente outro mistério de longa data do sistema de Saturno.
Como a fusão de Titã poderia ter criado os anéis de Saturno
Se Titã se formou a partir da fusão da lua, a questão permanece: de onde vieram os anéis de Saturno?
Há mais de uma década, membros da equipa do Instituto SETI levantaram a hipótese de que os anéis se formaram a partir de detritos da colisão de luas de tamanho médio mais próximas de Saturno. Simulações posteriores realizadas por pesquisadores da Universidade de Edimburgo e do Centro de Pesquisa Ames da NASA confirmaram essa ideia. Estes estudos mostraram que a maior parte dos detritos resultantes de tais colisões acabarão por se unir em satélites, mas algum material será espalhado para dentro e permanecerá como anéis.
Anteriormente, os cientistas acreditavam que o Sol poderia ter desencadeado a instabilidade que causou as colisões dentro da Lua. Um novo estudo sugere uma cadeia diferente de eventos. Talvez a fusão da Titan tenha iniciado esse processo.
A órbita ligeiramente alongada de Titã pode perturbar as luas internas quando os seus períodos orbitais se tornam simples frações dos períodos de Titã. Esta configuração, conhecida como ressonância orbital, fortalece a interação gravitacional. Embora tais alinhamentos sejam improváveis em qualquer momento, a migração externa de Titã por vezes cria estas ressonâncias.
Se isso acontecer, os satélites menores poderão entrar em órbitas mais alongadas, aumentando a probabilidade de colidirem com satélites vizinhos. O momento desta segunda ronda de destruição é incerto, mas deve ter ocorrido após a fusão da Titã. Esta sequência é consistente com as estimativas de que os anéis de Saturno têm cerca de 100 milhões de anos.
Dragonfly Mission pode testar a teoria
A missão Dragonfly da NASA, programada para chegar a Titã em 2034, pode fornecer evidências importantes. A sonda movida a energia nuclear estudará detalhadamente a geologia e a química da superfície de Titã. Se a Dragonfly encontrar sinais de ressurgência em grande escala ou outras pistas relacionadas com uma colisão massiva há cerca de meio bilhão de anos, isso apoiará a ideia de que Titã foi formada por uma fusão lunar dramática.
O estudo foi aceito para publicação em Revista de Ciência Planetáriae uma pré-impressão está disponível em arXiv.
