Uma nova pesquisa sugere que o anel brilhante de Saturno e a sua maior lua, Titã, podem ter partilhado um passado violento através de colisões entre as luas. Embora a sonda Cassini da NASA tenha mudado a nossa compreensão de Saturno ao longo da sua missão de 13 anos, também descobriu novos enigmas, 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, Matija Cuek, sugere que estes mistérios estão ligados e que a própria Titã pode ter-se formado quando duas luas anteriores se fundiram.
Perto do final da sua missão, a Cassini mediu como a massa está distribuída no interior de Saturno. Essa estrutura interna controla o movimento lento do planeta no espaço, conhecido como precessão. Durante anos, os investigadores acreditaram que a precessão de Saturno coincidia com a de Neptuno, a sua interação gravitacional permitindo que Saturno se inclinasse lentamente e tornasse os seus anéis mais visíveis da Terra.
No entanto, as medições finais da Cassini revelaram que a massa de Saturno está mais concentrada no seu centro do que os cientistas esperavam. Esta diferença sutil altera a taxa de progressão de Saturno, de modo que ele não se alinha mais com Netuno. Para explicar a discrepância, pesquisadores do MIT e da UC Berkeley propuseram que Saturno tivesse uma lua extra. De acordo com a teoria deles, aquela lua voou para longe após um encontro próximo com Titã e mais tarde se separou, criando os anéis.
A órbita de Hyperion oferece uma pista
A equipe do Instituto SETI testou se uma lua extra poderia passar perto o suficiente de Saturno para formar anéis. Simulações de computador mostram que o resultado mais provável não é a formação direta de anéis, mas uma colisão entre a lua extra e Titã.
Uma pista importante vem de Hyperion, a pequena lua de Saturno de formato irregular que gira caoticamente pelo espaço. A órbita de Hyperion está bloqueada com Titã.
“Hyperion, a menor das principais luas de Saturno, forneceu uma das pistas mais importantes sobre a história do nosso sistema”, disse Siuk. “Em simulações em que a lua extra se tornou instável, Hipérion foi muitas vezes perdida e sobreviveu apenas em casos raros. Reconhecemos que a fechadura Titã-Híperion é relativamente jovem, com apenas algumas centenas de milhões de anos. É aproximadamente o mesmo período em que a lua extra desapareceu. É possível que Hipérion não tenha sobrevivido a esta convulsão, mas talvez a lua extra dela formaria Titã. A órbita de Titã se formaria ali mesmo.”
Em outras palavras, Hipérion simplesmente não conseguiria sobreviver ao caos do passado. Pode ter se formado a partir de detritos criados quando Titã colidiu com outra lua.
A colisão entre as proto-luas
O novo modelo sugere que Titã se formou quando duas luas anteriores se fundiram. Um deles era um corpo enorme chamado “Proto-Titã”, quase tão massivo quanto o Titã de hoje. O outro era um companheiro menor chamado “Proto-Hyperion”.
Tais fusões podem explicar porque Titã tem relativamente poucas crateras dominantes. Uma colisão massiva faria a Lua ressurgir, apagando o registro de muitas de suas crateras anteriores. A órbita atual de Titã, que é ligeiramente alongada, mas gradualmente se torna mais circular, também sugere uma perturbação relativamente recente, consistente com uma fusão passada.
Antes da colisão, o proto-Titã pode ter se parecido com a lua de Júpiter, Calisto, sem crateras pesadas e sem atmosfera. A equipe também descobriu que antes de desaparecer, o Proto-Hyperion poderia inclinar a órbita da distante lua de Saturno, Jápeto, potencialmente resolvendo outro mistério de longa data sobre o sistema de Saturno.
Como poderia a fusão de Titã formar 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 sugeriram que os anéis se formavam a partir de detritos de colisões entre luas de tamanho médio perto de Saturno. Simulações subsequentes feitas por pesquisadores da Universidade de Edimburgo e do Centro de Pesquisa Ames da NASA apoiaram essa ideia. O estudo descobriu que a maior parte dos detritos de tais impactos acabariam por se fundir na Lua, mas algum material seria espalhado para dentro e permaneceria como anéis.
Anteriormente, os cientistas acreditavam que o Sol poderia ter causado a turbulência que causou a colisão do interior da Lua. Novas pesquisas sugerem uma cadeia diferente de eventos. A fusão da Titan interrompeu o processo.
A órbita ligeiramente alongada de Titã pode perturbar as luas internas quando o seu período orbital se torna uma fração do de Titã. Esta configuração, conhecida como ressonância orbital, fortalece a interação gravitacional. Embora tal alinhamento seja improvável em qualquer momento, o trânsito externo de Titã por vezes produz esta ressonância.
Quando isso acontece, luas menores podem ser empurradas para órbitas mais alongadas, aumentando as chances de colisões com luas vizinhas. O momento desta segunda ronda de destruição é incerto, mas deve ter ocorrido após a fusão da Titã. Esta sequência coincide com as estimativas de que os anéis de Saturno têm cerca de 100 milhões de anos.
A missão Dragonfly poderia testar a teoria
A missão Dragonfly da NASA, programada para chegar a Titã em 2034, poderia fornecer evidências importantes. O octocóptero movido a energia nuclear estudará detalhadamente a geologia e a química da superfície de Titã. Se a Dragonfly encontrar sinais de renascimento em grande escala ou outras pistas ligadas a uma colisão massiva há cerca de meio bilhão de anos, isso apoiaria a ideia de que Titã se formou através de uma dramática fusão lunar.
Pesquisa aceita para publicação Jornal de Ciência Planetáriae pré-impressões estão disponíveis arXiv.
