Uma lua perdida pode ter criado os anéis de Titã e Saturno

Perto do final da sua missão, a Cassini mediu como a massa está distribuída dentro de Saturno. Essa estrutura interna controla a lenta oscilação do planeta no espaço, conhecida como precessão. Durante muitos anos, os investigadores acreditaram que a precessão de Saturno correspondia à de Neptuno, permitindo que as suas interações gravitacionais inclinassem gradualmente Saturno e tornassem 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 subtil altera a taxa de precessão de Saturno, de modo que já não se alinha com a de Neptuno. Para explicar a incompatibilidade, pesquisadores do MIT e da UC Berkeley propuseram que Saturno já teve uma lua adicional. De acordo com a ideia deles, aquela lua foi arremessada 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 ter se aproximado 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 entre a lua extra e Titã.

Uma pista importante vem de Hyperion, a pequena lua de Saturno de formato irregular que gira caoticamente no espaço. A órbita de Hipérion está travada com a de Titã.

“Hyperion, a menor entre as principais luas de Saturno, forneceu-nos a pista mais importante sobre a história do sistema”, disse Ćuk. “Em simulações em que a lua extra se tornou instável, Hipérion foi muitas vezes perdida e sobreviveu apenas em casos raros. Reconhecemos que o bloqueio Titã-Híperion é relativamente jovem, com apenas algumas centenas de milhões de anos. Isto data aproximadamente do mesmo período em que a lua extra desapareceu. Talvez Hipérion não tenha sobrevivido a esta convulsão, mas tenha resultado dela. Se a lua extra se fundisse com Titã, provavelmente produziria fragmentos perto da órbita de Titã. É exactamente onde Hipérion se teria formado.”

Em outras palavras, Hyperion pode não ter simplesmente sobrevivido ao caos passado. Pode ter se formado a partir de detritos criados quando Titã se fundiu com outra lua.

Uma colisão entre protoluas

O novo modelo propõe que Titã se formou quando duas luas anteriores se combinaram. Um deles era um grande corpo chamado “Proto-Titã”, quase tão massivo quanto o Titã hoje. O outro era um companheiro menor conhecido como “Proto-Hyperion”.

Tal fusão poderia explicar porque Titã tem relativamente poucas crateras de impacto. Uma colisão massiva teria ressurgido na lua, apagando grande parte do seu 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, consistente com uma fusão passada.

Antes da colisão, o Proto-Titã pode ter se parecido com a lua de Júpiter, Calisto, com muitas crateras e sem atmosfera. A equipe também descobriu que antes de desaparecer, o Proto-Hyperion poderia ter inclinado a órbita da distante lua de Saturno, Jápeto, potencialmente resolvendo outro mistério de longa data sobre o sistema de Saturno.

Como a fusão de Titã pode ter criado os anéis de Saturno

Se Titã se formou a partir da fusão da lua, permanece a questão: 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 criados quando luas de tamanho médio mais próximas de Saturno colidiram. Simulações posteriores feitas por pesquisadores da Universidade de Edimburgo e do Centro de Pesquisa Ames da NASA apoiaram essa ideia. Esses estudos mostraram que a maior parte dos detritos de tais impactos acabariam por se agrupar novamente em luas, mas algum material seria espalhado para dentro e permaneceria como anéis.

Anteriormente, os cientistas acreditavam que o Sol poderia ter desencadeado a instabilidade que causou as colisões no interior da Lua. A nova pesquisa sugere uma cadeia diferente de eventos. A fusão da Titan pode ter desencadeado o processo.

A órbita ligeiramente alongada de Titã pode perturbar as luas internas quando seus períodos orbitais se tornam simples frações dos de Titã. Esta configuração, conhecida como ressonância orbital, fortalece as interações gravitacionais. Embora tais alinhamentos sejam improváveis ​​em qualquer momento, a migração externa de Titã por vezes cria estas ressonâncias.

Quando isso acontece, luas menores podem ser empurradas para órbitas mais estendidas, aumentando as chances de colidirem com luas vizinhas. O momento desta segunda rodada de destruição é incerto, mas deve ter ocorrido após a fusão de Titã. Essa sequência coincide com as estimativas de que os anéis de Saturno têm cerca de 100 milhões de anos.

A missão Dragonfly pode testar a teoria

A missão Dragonfly da NASA, programada para chegar a Titã em 2034, poderá fornecer provas cruciais. O octocóptero movido a energia nuclear estudará detalhadamente a geologia e a química da superfície de Titã. Se a Dragonfly encontrar sinais de ressurgimento 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 foi moldada por uma dramática fusão lunar.

O estudo foi aceito para publicação na revista Revista de Ciência Planetáriae a pré-impressão está disponível em arXiv.