Gli anelli di Saturno hanno circa 100 milioni di anni, ma non è chiaro come si siano formati così di recente. Il gigante fasciato ruota con un angolo di 26.7 gradi rispetto al piano in cui orbita attorno al sole.
Dal L'inclinazione di Saturno precessi, come una trottola, quasi alla stessa velocità dell'orbita di Nettuno, gli astronomi hanno a lungo ipotizzato che questa inclinazione derivi dalle interazioni gravitazionali con il suo vicino Nettuno.
Mentre i due pianeti potrebbero essere stati sincronizzati una volta, gli astronomi a CON e altre università lo hanno scoperto Saturno da allora è sfuggito all'attrazione di Nettuno.
Cosa ha causato questo riallineamento dei pianeti?
La squadra propone una nuova ipotesi. Hanno proposto che il sistema di Saturno contenesse in precedenza una luna aggiuntiva chiamata Chrysalis. Insieme a altre lune, Crisalide ha orbita attorno a Saturno per diversi miliardi di anni, tirando e tirando il pianeta in un modo che manteneva la sua inclinazione, o "obliquità", in risonanza con Nettuno.
Chrysalis, tuttavia, si pensa sia diventata instabile circa 160 milioni di anni fa e si sia avvicinata troppo al suo pianeta in un incontro radente, che ha lacerato il satellite. La perdita della luna è stata sufficiente per liberare Saturno dall'attrazione di Nettuno e dargli l'inclinazione attuale. Inoltre, una frazione dei frammenti di Chrysalis potrebbe essere rimasta sospesa in orbita, rompendosi infine in piccoli pezzi ghiacciati per formare gli anelli caratteristici del pianeta.
Gli astronomi suggeriscono che questa luna scomparsa potrebbe spiegare due misteri di vecchia data: l'inclinazione odierna di Saturno e l'età dei suoi anelli, che si stima abbiano circa 100 milioni di anni, molto più giovani del pianeta stesso.
Jack Wisdom, professore di scienze planetarie al MIT e autore principale del nuovo studio, ha dichiarato: "Proprio come la crisalide di una farfalla, questo satellite è rimasto a lungo inattivo e improvvisamente è diventato attivo, e gli anelli sono emersi".
All'inizio degli anni 2000, gli scienziati hanno ipotizzato che Saturno avesse un asse inclinato a causa della sua risonanza gravitazionale o connessione con Nettuno. Tuttavia, Cassini, una navicella spaziale della NASA che ha orbitato attorno a Saturno dal 2004 al 2017, ha fatto scoperte che hanno dato al problema una nuova prospettiva. TitanoÈ stato scoperto che il satellite più grande di Saturno stava migrando da Saturno a una velocità di circa 11 centimetri all'anno, che era più veloce del previsto. Questa rapida migrazione e la sua attrazione gravitazionale hanno permesso agli scienziati di concludere che la luna era probabilmente responsabile dell'inclinazione e del mantenimento di Saturno in risonanza con Nettuno.
Jack Wisdom, professore di scienze planetarie al MIT e autore principale del nuovo studio, ha dichiarato: "Per fare progressi sul problema, abbiamo dovuto determinare il momento di inerzia di Saturno".
In questo nuovo studio, gli scienziati hanno cercato di definire il momento di inerzia di Saturno utilizzando alcune delle ultime osservazioni fatte da Cassini nel suo "Gran Finale", una fase della missione durante la quale il veicolo spaziale ha effettuato un approccio estremamente ravvicinato per mappare con precisione il campo gravitazionale intorno all'intero pianeta. Il campo gravitazionale può essere utilizzato per determinare la distribuzione della massa sul pianeta.
Hanno modellato l'interno di Saturno e identificato una distribuzione di massa che corrispondeva al campo gravitazionale osservato da Cassini. Sorprendentemente, questo momento di inerzia appena identificato colloca Saturno vicino ma appena fuori dalla risonanza con Nettuno. I pianeti potrebbero essere stati sincronizzati una volta ma non lo sono più.
Hanno iniziato eseguendo simulazioni per far evolvere la dinamica orbitale di Saturno e le sue lune indietro nel tempo. Volevano determinare se eventuali instabilità naturali tra i satelliti esistenti avrebbero potuto influenzare l'inclinazione del pianeta. Questa ricerca è risultata vuota.
Per capire meglio come l'asse di rotazione di un pianeta si sposta nel tempo, noto come precessione, gli scienziati hanno riesaminato le equazioni matematiche che lo descrivono. Un termine in questa equazione ha i contributi di tutti i satelliti. Il team ha ragionato sul fatto che se un satellite fosse stato rimosso da questa somma, potrebbe influenzare la precessione del pianeta.
Eseguendo delle simulazioni, gli scienziati hanno determinato le proprietà di Chrysalis, inclusi la sua massa e il raggio orbitale, e le dinamiche orbitali che sarebbero necessarie per eliminare Saturno dalla risonanza. Concludono che la risonanza tra Saturno e Nettuno ha causato l'attuale inclinazione del pianeta e la perdita del satellite Crisalide, all'incirca delle dimensioni della terza luna più grande di Saturno Giapeto, ha permesso a Saturno di evitare la risonanza.
Gli scienziati hanno notato, “Qualche tempo tra 200 e 100 milioni di anni fa, Chrysalis entrò in una zona orbitale caotica, sperimentò diversi incontri ravvicinati con Giapeto e Titano, e alla fine si avvicinò troppo a Saturno, in un incontro radente che fece a pezzi il satellite, lasciando una piccola frazione di circonda il pianeta come un anello disseminato di detriti.
"La perdita della Crisalide spiega la precessione di Saturno e la sua inclinazione odierna, nonché la formazione tardiva dei suoi anelli".
Saggezza disse, “E' una bella storia, ma come ogni altro risultato, dovrà essere esaminata da altri. Ma sembra che questo satellite perduto fosse solo una crisalide, in attesa di avere la sua instabilità”.
Riferimento della Gazzetta:
- Jack Wisdom et al. La perdita di un satellite potrebbe spiegare l'obliquità di Saturno e gli anelli giovani. SCIENZE. DOI: 10.1126/scienza.abn1234
