Os anéis de Saturno têm cerca de 100 milhões de anos, mas não está claro como podem ter-se formado tão recentemente. O gigante cinturão gira em um ângulo de 26.7 graus em relação ao plano em que orbita o sol.
Como Inclinação de Saturno precessos, como um pião, quase na mesma velocidade da órbita de Netuno, os astrônomos há muito levantam a hipótese de que essa inclinação resulta de interações gravitacionais com seu vizinho Netuno.
Embora os dois planetas possam ter estado em sincronia, os astrónomos da MIT e outras universidades descobriram que Saturno desde então, escapou da atração de Netuno.
O que causou esse realinhamento dos planetas?
A equipe apresenta uma nova hipótese. Eles propuseram que o sistema de Saturno continha anteriormente uma lua adicional chamada Crisálida. Juntamente com outras luas, Crisálida orbitou Saturno durante vários milhares de milhões de anos, puxando e puxando o planeta de uma forma que manteve a sua inclinação, ou “obliquidade”, em ressonância com Neptuno.
Pensa-se, no entanto, que Crisálida se tornou instável há cerca de 160 milhões de anos e chegou demasiado perto do seu planeta num encontro rasante, que destruiu o satélite. A perda da Lua foi suficiente para libertar Saturno da atração de Netuno e dar-lhe a inclinação atual. Além disso, uma fração dos fragmentos da Crisálida poderia ter permanecido suspenso em órbita, eventualmente quebrando-se em pequenos pedaços de gelo para formar os anéis característicos do planeta.
Os astrónomos sugerem que esta lua desaparecida poderia explicar dois mistérios de longa data: a inclinação atual de Saturno e a idade dos seus anéis, que foram estimados em cerca de 100 milhões de anos – muito mais jovens que o próprio planeta.
Jack Wisdom, professor de ciências planetárias no MIT e principal autor do novo estudo, disse: “Assim como a crisálida de uma borboleta, este satélite esteve muito tempo adormecido e de repente tornou-se ativo, e os anéis surgiram.”
Durante o início dos anos 2000, os cientistas levantaram a hipótese de que Saturno tinha um eixo inclinado devido à sua ressonância gravitacional ou conexão com Netuno. No entanto, a Cassini, uma nave espacial da NASA que orbitou Saturno entre 2004 e 2017, fez descobertas que deram ao problema um novo ângulo. TitanDescobriu-se que , o maior satélite de Saturno, estava migrando de Saturno a uma taxa de aproximadamente 11 centímetros por ano, o que foi mais rápido do que o previsto. Esta rápida migração e a sua atração gravitacional permitiram aos cientistas concluir que a Lua era provavelmente responsável pela inclinação e manutenção de Saturno em ressonância com Neptuno.
Jack Wisdom, professor de ciências planetárias no MIT e principal autor do novo estudo, disse: “Para progredir no problema, tivemos que determinar o momento de inércia de Saturno.”
Neste novo estudo, os cientistas procuraram determinar o momento de inércia de Saturno usando algumas das últimas observações feitas pela Cassini no seu “Grand Finale”, uma fase da missão durante a qual a sonda fez uma aproximação extremamente próxima para mapear com precisão o campo gravitacional. ao redor de todo o planeta. O campo gravitacional pode ser usado para determinar a distribuição de massa no planeta.
Eles modelaram o interior de Saturno e identificaram uma distribuição de massa que correspondia ao campo gravitacional observado pela Cassini. Surpreendentemente, este momento de inércia recentemente identificado colocou Saturno perto, mas fora da ressonância com Netuno. Os planetas podem ter estado em sincronia, mas não estão mais.
Eles começaram realizando simulações para evoluir a dinâmica orbital de Saturno e suas luas para trás no tempo. Eles queriam determinar se alguma instabilidade natural entre os satélites existentes poderia ter influenciado a inclinação do planeta. Esta pesquisa não deu em nada.
Para compreender melhor como o eixo de rotação de um planeta muda ao longo do tempo, conhecido como precessão, os cientistas reexaminaram as equações matemáticas que o descrevem. Um termo nesta equação tem contribuições de todos os satélites. A equipa concluiu que se um satélite fosse removido desta soma, isso poderia afectar a precessão do planeta.
Ao executar simulações, os cientistas determinaram as propriedades da Crisálida, incluindo a sua massa e raio orbital, e a dinâmica orbital que seria necessária para tirar Saturno da ressonância. Eles concluem que a ressonância entre Saturno e Netuno causou a inclinação atual do planeta, e a perda do satélite Crisálida, aproximadamente do tamanho da terceira maior lua de Saturno, Jápeto, permitiu que Saturno evitasse a ressonância.
Os cientistas observaram, “Em algum momento entre 200 e 100 milhões de anos atrás, Crisálida entrou em uma zona orbital caótica, experimentou vários encontros próximos com Jápeto e Titã e, eventualmente, chegou muito perto de Saturno, em um encontro rasante que despedaçou o satélite, deixando uma pequena fração para circunda o planeta como um anel coberto de detritos.”
“A perda da Crisálida explica a precessão de Saturno e a sua inclinação atual, bem como a formação tardia dos seus anéis.”
Sabedoria dito, “É uma história muito boa, mas como qualquer outro resultado, terá que ser examinada por outros. Mas parece que este satélite perdido era apenas uma crisálida, à espera de ter a sua instabilidade.”
Jornal de referência:
- Jack Sabedoria et al. A perda de um satélite poderia explicar a obliquidade e os anéis jovens de Saturno. CIÊNCIA. DOI: 10.1126/science.abn1234
