Un antiguo choque lunar pudo haber formado Titan y los anillos de Saturno

Un reciente estudio del Instituto SETI reveló que la luna más grande de Saturno, Titan, pudo haberse originado a partir de un colosal choque cósmico. La investigación sugiere que Titan se formó cuando dos lunas más antiguas colisionaron hace cientos de millones de años, un evento tan violento que reconfiguró todo el sistema lunar de Saturno y pudo haber desencadenado indirectamente la formación de sus icónicos anillos. Las pistas provienen de la inusual órbita de Titan, su sorprendentemente suave superficie y el extraño comportamiento de la luna tambaleante Hyperion.

Durante su misión, la sonda Cassini de la NASA transformó nuestra comprensión de Saturno, pero también presentó nuevos enigmas, como la sorprendentemente joven edad de los anillos de Saturno y la órbita cambiante de Titan. El estudio liderado por el científico Matija Cuk del Instituto SETI propone que estos misterios están interconectados y que Titan mismo podría haberse formado a partir de la fusión de dos lunas más antiguas.

Al final de su misión, Cassini midió cómo se distribuye la masa dentro de Saturno. Esta estructura interna controla el lento bamboleo del planeta en el espacio, conocido como precesión. Durante años, los investigadores creyeron que la precesión de Saturno coincidía con la de Neptuno, lo que permitía que sus interacciones gravitacionales inclinaran gradualmente a Saturno y hicieran que sus anillos fueran más visibles desde la Tierra.

Sin embargo, las últimas mediciones de Cassini revelaron que la masa de Saturno está más concentrada hacia su centro de lo que los científicos habían esperado. Esta sutil diferencia cambia la tasa de precesión de Saturno, de modo que ya no se alinea con la de Neptuno. Para explicar esta discrepancia, investigadores del MIT y de UC Berkeley propusieron que Saturno tuvo una luna adicional que fue expulsada después de un encuentro cercano con Titan y que posteriormente se desintegró, creando los anillos.

El equipo del Instituto SETI probó si tal luna extra podría haberse acercado lo suficiente a Saturno como para formar los anillos. Las simulaciones por computadora mostraron que el resultado más probable no fue la formación de anillos directamente, sino una colisión entre la luna extra y Titan. Un indicio importante provino de Hyperion, la pequeña luna irregular de Saturno que gira caóticamente en el espacio. La órbita de Hyperion está sincronizada con la de Titan.

"Hyperion, la más pequeña entre las principales lunas de Saturno, nos proporcionó la pista más importante sobre la historia del sistema", afirmó Cuk. "En simulaciones donde la luna extra se volvió inestable, Hyperion a menudo se perdió y sobrevivió solo en raras ocasiones. Reconocimos que el bloqueo Titan-Hyperion es relativamente joven, de solo unos pocos cientos de millones de años. Esto data aproximadamente al mismo periodo en que la luna extra desapareció. Quizás Hyperion no sobrevivió a este tumulto, sino que resultó de él. Si la luna extra se fusionó con Titan, probablemente produciría fragmentos cerca de la órbita de Titan. Eso es exactamente donde Hyperion podría haberse formado."

En otras palabras, Hyperion podría no haber sobrevivido simplemente al caos pasado. Podría haberse formado a partir de los escombros generados cuando Titan se fusionó con otra luna.

El nuevo modelo propone que Titan se formó cuando dos lunas anteriores se combinaron. Una era un gran cuerpo llamado "Proto-Titan", casi tan masivo como Titan hoy. La otra era un compañero más pequeño conocido como "Proto-Hyperion". Tal fusión podría explicar por qué Titan tiene relativamente pocos cráteres de impacto. Una colisión masiva habría renovado la superficie de la luna, borrando gran parte de su registro de cráteres anteriores. La órbita actual de Titan, que es ligeramente alargada pero gradualmente se está volviendo más circular, también sugiere una perturbación relativamente reciente consistente con una fusión pasada.

Antes de la colisión, Proto-Titan podría haber parecido a la luna Callisto de Júpiter, con muchos cráteres y sin atmósfera. El equipo también descubrió que antes de desaparecer, Proto-Hyperion podría haber inclinado la órbita de la lejana luna de Saturno, Iapetus, lo que podría resolver otro misterio de larga data sobre el sistema de Saturno.

Si Titan se formó a partir de una fusión lunar, queda la pregunta: ¿de dónde provienen los anillos de Saturno? Más de una década atrás, miembros del equipo del Instituto SETI sugirieron que los anillos se formaron a partir de escombros creados cuando lunas de tamaño mediano más cercanas a Saturno colisionaron. Simulaciones posteriores de investigadores de la Universidad de Edimburgo y del Centro de Investigación Ames de la NASA apoyaron esta idea. Estos estudios mostraron que la mayor parte de los escombros de tales impactos eventualmente se agruparían nuevamente en lunas, pero algunos materiales se dispersarían hacia adentro y permanecerían como anillos.

Los científicos creían anteriormente que el Sol pudo haber desencadenado la inestabilidad que causó esas colisiones internas de lunas. La nueva investigación sugiere una cadena de eventos diferente. La fusión de Titan pudo haber iniciado el proceso.

La órbita ligeramente alargada de Titan puede perturbar a las lunas internas cuando sus períodos orbitales se convierten en fracciones simples de la de Titan. Esta configuración, conocida como resonancia orbital, fortalece las interacciones gravitacionales. Aunque tales alineaciones son poco probables en cualquier momento dado, la migración hacia afuera de Titan a veces crea estas resonancias. Cuando eso sucede, lunas más pequeñas pueden ser empujadas hacia órbitas más alargadas, aumentando las posibilidades de que colisionen con lunas vecinas. El momento de esta segunda ronda de destrucción es incierto, pero debe haber ocurrido después de la fusión de Titan. Esa secuencia se alinea con las estimaciones de que los anillos de Saturno tienen aproximadamente 100 millones de años.

La misión Dragonfly de la NASA, programada para llegar a Titan en 2034, podría proporcionar pruebas cruciales. El octocóptero nuclear estudiará la geología y química de la superficie de Titan en detalle. Si Dragonfly encuentra signos de renovación a gran escala u otras pistas relacionadas con una colisión masiva hace aproximadamente medio billón de años, apoyaría la idea de que Titan fue moldeado por una dramática fusión lunar.

El estudio fue aceptado para su publicación en el Planetary Science Journal, y el preprint está disponible en arXiv.

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