La luna de Saturno Titán se aleja más rápido de lo que se pensaba anteriormente.
Así como nuestra propia Luna se aleja un poco más de la Tierra cada año, otras lunas están haciendo lo mismo con sus planetas anfitriones. Cuando una luna orbita, su gravedad tira del planeta, causando un abultamiento temporal en el planeta a medida que pasa.
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| Un gigante de una luna aparece ante un gigante de un planeta que experimenta cambios estacionales en esta vista de color natural de Titán y Saturno desde la nave espacial Cassini de la NASA. Titán, la luna más grande de Saturno, mide 3.200 millas, o 5.150 kilómetros, de ancho y es más grande que el planeta Mercurio. Los científicos de Cassini han estado observando el polo sur de la luna desde que apareció un vórtice en su atmósfera en 2012 sobre esta masa de gas giratorio alrededor del polo en la atmósfera de la luna. A medida que las estaciones han cambiado en el sistema de Saturno, y la primavera ha llegado al norte y el otoño al sur, el azul celeste en el hemisferio norte de Saturno que recibió a Cassini a su llegada en 2004 ahora se está desvaneciendo. El hemisferio sur, en su aproximación al invierno, está adquiriendo un tono azulado. Es probable que este cambio se deba a la menor intensidad de la luz ultravioleta y a la neblina que produce en el hemisferio que se acerca al invierno, y a la creciente intensidad de la producción de luz ultravioleta y neblina en el hemisferio que se acerca al verano. (La presencia de la sombra del anillo en el hemisferio invernal mejora este efecto). La reducción de la neblina y la consecuente limpieza de la atmósfera produce un tono azulado: la mayor oportunidad de dispersión directa de la luz solar por las moléculas en el aire hace que el cielo azul, como en la Tierra. La presencia de metano, que generalmente absorbe en la parte roja del espectro, en una atmósfera ahora más clara también mejora el azul. Esta vista mira hacia el lado norte, iluminado por el sol, de los anillos desde arriba del plano del anillo. Este mosaico combina seis imágenes, dos de filtros espectrales rojo, verde y azul, para crear esta vista de color natural. Las imágenes se obtuvieron con la cámara gran angular de la nave espacial Cassini el 6 de mayo de 2012, a una distancia de aproximadamente 483,000 millas (778,000 kilómetros) de Titán. La escala de la imagen es de 29 millas (46 kilómetros) por píxel en Titán. La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de Propulsión a Chorro, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, administra la misión de la Dirección de Misión Científica de la NASA, Washington, D.C. El orbitador Cassini y sus dos cámaras a bordo fueron diseñadas, desarrolladas y ensambladas en JPL. El centro de operaciones de imágenes se basa en el Instituto de Ciencias Espaciales en Boulder, Colorado. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales. |
Con el tiempo, la energía creada por el abultamiento y la disminución se transfiere del planeta a la luna, empujándola más y más lejos. Nuestra Luna se desplaza 1,5 pulgadas (3,8 centímetros) de la Tierra cada año.
Los científicos pensaron que sabían la velocidad a la que la luna gigante Titán se alejaba de Saturno, pero recientemente hicieron un descubrimiento sorprendente: al usar datos de la nave espacial Cassini de la NASA, encontraron a Titán a la deriva cien veces más rápido de lo que se había entendido previamente, aproximadamente 4 pulgadas (11 centímetros) por año.
Los hallazgos pueden ayudar a abordar una pregunta antigua. Si bien los científicos saben que Saturno se formó hace 4.600 millones de años en los primeros días del sistema solar, existe una mayor incertidumbre acerca de cuándo se forman los anillos del planeta y su sistema de más de 80 lunas. Titán se encuentra actualmente a 759.000 millas (1,2 millones de kilómetros) de Saturno. La tasa revisada de su deriva sugiere que la luna comenzó mucho más cerca de Saturno, lo que significaría que todo el sistema se expandió más rápido de lo que se creía anteriormente.
"Este resultado trae una nueva pieza importante del rompecabezas para la muy debatida cuestión de la edad del sistema de Saturno y cómo se formaron sus lunas", dijo Valery Lainey, autor principal del trabajo publicado el 8 de junio en Nature Astronomy. Realizó la investigación como científico en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California antes de unirse al Observatorio de París en la Universidad PSL.
Dando sentido a la migración lunar.
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| Esta imagen compuesta muestra una vista infrarroja de la luna Titán de Saturno de la nave espacial Cassini de la NASA, adquirida durante el sobrevuelo "T-114" de la misión el 13 de noviembre de 2015. El instrumento del espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo (VIMS) de la nave realizó estas observaciones, en las cuales el azul representa longitudes de onda centradas en 1.3 micras, el verde representa 2.0 micras y el rojo representa 5.0 micras. Una vista a longitudes de onda visibles (centradas alrededor de 0,5 micras) mostraría solo la atmósfera nebulosa de Titán. Las longitudes de onda del infrarrojo cercano en esta imagen permiten que la visión de Cassini penetre en la bruma y revele la superficie de la luna. Durante este sobrevuelo de Titán, la altitud de aproximación más cercana de la nave espacial fue de 6.200 millas (10.000 kilómetros), que es considerablemente más alta que las de los sobrevuelos típicos, que son alrededor de 750 millas (1.200 kilómetros). El elevado sobrevuelo permitió a VIMS obtener vistas de resolución moderada en áreas amplias (generalmente a unos pocos kilómetros por píxel). La vista mira hacia el terreno que se encuentra principalmente en el hemisferio Saturno de Titán. La escena presenta las regiones paralelas, oscuras y llenas de dunas llamadas Fensal (al norte) y Aztlán (al sur), que forman la forma de una letra lateral "H". Varios lugares en la imagen muestran la superficie a una resolución más alta que en otros lugares. Estas áreas, llamadas subtramas, muestran más detalles porque se adquirieron cerca del enfoque más cercano. Tienen una resolución más fina, pero cubren áreas más pequeñas que los datos obtenidos cuando Cassini estaba más lejos de Titán. Cerca de la extremidad a la izquierda, arriba del centro, se encuentra la mejor vista VIMS hasta el momento del cráter de impacto confirmado más grande de Titán, Menrva. Del mismo modo, subtramas detalladas muestran el este de Xanadu, la cuenca Hotei Regio, y canales dentro de terrenos luminosos al este de Xanadu. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales. |
Los hallazgos sobre la tasa de deriva de Titán también proporcionan una confirmación importante de una nueva teoría que explica y predice cómo los planetas afectan las órbitas de sus lunas.
Durante los últimos 50 años, los científicos han aplicado las mismas fórmulas para estimar qué tan rápido se desvía una luna de su planeta, una tasa que también se puede usar para determinar la edad de la luna. Esas fórmulas y las teorías clásicas en las que se basan se aplicaron a lunas grandes y pequeñas en todo el sistema solar. Las teorías suponían que en sistemas como el de Saturno, con docenas de lunas, las lunas exteriores como Titán migraron hacia afuera más lentamente que las lunas más cerca porque están más lejos de la gravedad de su planeta anfitrión.
Hace cuatro años, el astrofísico teórico Jim Fuller, ahora de Caltech, publicó una investigación que revirtió esas teorías. La teoría de Fuller predijo que las lunas externas pueden migrar hacia afuera a una velocidad similar a las lunas internas porque se bloquean en un tipo diferente de patrón de órbita que se vincula con la oscilación particular de un planeta y las arroja hacia afuera.
"Las nuevas mediciones implican que este tipo de interacciones planeta-luna pueden ser más prominentes que las expectativas anteriores y que pueden aplicarse a muchos sistemas, como otros sistemas de luna planetaria, exoplanetas, aquellos fuera de nuestro sistema solar, e incluso sistemas estelares binarios, donde las estrellas orbitan entre sí ", dijo Fuller, coautor del nuevo artículo.
Para alcanzar sus resultados, los autores mapearon estrellas en el fondo de las imágenes de Cassini y rastrearon la posición de Titán. Para confirmar sus hallazgos, los compararon con un conjunto de datos independiente: datos de radiociencia recopilados por Cassini. Durante diez sobrevuelos cercanos entre 2006 y 2016, la nave espacial envió ondas de radio a la Tierra. Los científicos estudiaron cómo la frecuencia de la señal fue cambiada por sus interacciones con su entorno para estimar cómo evolucionó la órbita de Titán.
"Al usar dos conjuntos de datos completamente diferentes, obtuvimos resultados que están totalmente de acuerdo, y también de acuerdo con la teoría de Jim Fuller, que predijo una migración mucho más rápida de Titán", dijo el coautor Paolo Tortora, de la Universidad de Bolonia en Italia. Tortora es miembro del equipo Cassini Radio Science y trabajó en la investigación con el apoyo de la Agencia Espacial Italiana.
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| Esta ilustración muestra a la nave espacial Cassini de la NASA a punto de realizar una de sus inmersiones entre Saturno y sus anillos más internos como parte del gran final de la misión. Crédito de imagen: NASA / JPL-Caltech. |
Gestionado por JPL, Cassini fue un orbitador que observó a Saturno durante más de 13 años antes de agotar su suministro de combustible. La misión lo sumergió en la atmósfera del planeta en septiembre de 2017, en parte para proteger su luna Encelado, que Cassini descubrió que podría contener condiciones adecuadas para la vida.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Italiana. JPL, una división de Caltech en Pasadena, administra la misión de la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. JPL diseñó, desarrolló y ensambló el orbitador Cassini.
Puede encontrar más información sobre Cassini aquí:
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Gretchen McCartney
Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.
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Hautaluoma gris / Alana Johnson
Sede de la NASA, Washington
202-358-0668 / 202-358-1501
• Publicado en NASA-JPL el 8 de junio del 2020, enlace publicación.
