Inelele și înclinarea lui Saturn ar fi putut proveni de la o lună lipsă

O singură lună dispărută ar putea clarifica câteva mistere despre Saturn.

Această ipotetică lună dispărută, supranumită Chrysalis, ar fi putut contribui la înclinarea lui Saturn, sugerează cercetătorii 15 septembrie în Știință. Haosul orbital care a urmat ar fi putut apoi să ducă la dispariția lunii, mărunțind-o pentru a forma inelele iconice care înconjoară planeta astăzi.

„Ne place pentru că este un scenariu care explică două sau trei lucruri diferite care anterior nu se credea că sunt legate”, spune coautorul studiului Jack Wisdom, un om de știință planetar de la MIT. „Inelele sunt legate de înclinare, cine ar fi ghicit asta?”.

Inelele lui Saturn par surprinzător de tinere, cu o vechime de doar 150 de milioane de ani sau cam așa ceva (SN: 12/14/17). Dacă dinozaurii ar fi avut telescoape, ar fi putut vedea un Saturn fără inel. O altă caracteristică misterioasă a gigantului gazos este înclinarea sa de aproape 27 de grade în raport cu orbita sa în jurul Soarelui. Această înclinație este prea mare pentru a se fi format când s-a format Saturn sau pentru a fi rezultatul unor coliziuni care au răsturnat planeta.

Oamenii de știință planetari au suspectat de mult timp că înclinarea este legată de Neptun, din cauza unei coincidențe de sincronizare între modul în care se mișcă cele două planete. Axa lui Saturn se clatină, sau precesează, ca un top spinning top. Întreaga orbită a lui Neptun în jurul Soarelui se clatină, de asemenea, ca un cerc hula hoop care se zbate.

Perioadele ambelor precesiuni sunt aproape identice, un fenomen cunoscut sub numele de rezonanță. Oamenii de știință au teoretizat că gravitația provenită de la lunile lui Saturn – în special de la cea mai mare lună, Titan – a ajutat la alinierea precesiilor planetare. Dar unele caracteristici ale structurii interne a lui Saturn nu erau cunoscute suficient de bine pentru a dovedi că cele două perioade sunt legate.

Wisdom și colegii săi au folosit măsurători de precizie ale câmpului gravitațional al lui Saturn de la nava spațială Cassini, care a plonjat în Saturn în 2017 după 13 ani de orbită în jurul gigantului gazos, pentru a afla detaliile structurii sale interne (SN: 9/15/17). Mai exact, echipa a calculat momentul de inerție al lui Saturn, o măsură a forței necesare pentru a răsturna planeta. Echipa a constatat că momentul de inerție este aproape, dar nu exact, de ceea ce ar fi dacă rotația lui Saturn ar fi în rezonanță perfectă cu orbita lui Neptun.

„Susținem că este atât de aproape, încât nu ar fi putut să apară din întâmplare”, spune Wisdom. „De aici a apărut acest satelit Chrysalis”.

După ce au luat în considerare o serie de alte explicații, Wisdom și colegii au realizat că o altă lună mai mică ar fi ajutat Titan să aducă Saturn și Neptun în rezonanță prin adăugarea propriilor sale tracțiuni gravitaționale. Titan s-a îndepărtat de Saturn până când orbita sa s-a sincronizat cu cea a lui Chrysalis. Loviturile gravitaționale sporite de la luna mai mare au trimis-o pe cea mică, condamnată, într-un dans haotic. În cele din urmă, Chrysalis s-a apropiat atât de mult de Saturn încât a atins vârful norilor planetei gigantice. Saturn a sfâșiat luna în bucăți și a măcinat încet bucățile sale în inele.

Calculele și simulările pe calculator au arătat că scenariul funcționează, deși nu tot timpul. Din 390 de scenarii simulate, doar 17 s-au încheiat cu dezintegrarea lui Chrysalis pentru a crea inelele. Dar, din nou, inelele masive și izbitoare precum cele ale lui Saturn sunt și ele rare.

Numele Chrysalis a venit de la acest final spectaculos: „O crisalidă este un cocon de fluture”, spune Wisdom. „Satelitul Chrysalis a fost latent timp de 4,5 miliarde de ani, probabil. Apoi, brusc, inelele lui Saturn au ieșit din el”.

Povestea se leagă între ele, spune omul de știință planetar Larry Esposito de la Universitatea din Colorado Boulder, care nu a fost implicat în noua lucrare. Dar el nu este pe deplin convins. „Cred că totul este plauzibil, dar poate nu atât de probabil”, spune el. „Dacă Sherlock Holmes rezolvă un caz, chiar și explicația improbabilă poate fi cea corectă. Dar nu cred că am ajuns încă acolo.”