Uma lua desaparecida pode ter formado Titã e os anéis de Saturno.

Próximo ao final de sua missão, a Cassini mediu como a massa está distribuída dentro de Saturno. Essa estrutura interna controla a oscilação lenta do planeta no espaço, conhecida como precessão. Por muitos anos, os pesquisadores acreditaram que a precessão de Saturno combinava com a de Netuno, permitindo que suas interações gravitacionais inclinassem gradualmente Saturno e tornassem seus anéis mais visíveis da Terra.

No entanto, as medições finais da Cassini revelaram que a massa de Saturno está mais concentrada em direção ao seu centro do que os cientistas esperavam. Essa sutil diferença altera a taxa de precessão de Saturno de modo que não se alinha mais com a de Netuno. Para explicar a discrepância, pesquisadores do MIT e da UC Berkeley propuseram que Saturno uma vez teve uma lua adicional. Segundo a ideia deles, essa lua foi arremessada após um encontro próximo com Titã e posteriormente se quebrou, criando os anéis.

A Órbita de Hiperion Oferece uma Dica

A equipe do Instituto SETI testou se uma lua extra poderia ter se movido perto o suficiente de Saturno para formar os anéis. Simulações por computador mostraram que o resultado mais provável não foi a formação dos anéis diretamente, mas uma colisão entre a lua extra e Titã.

Uma pista importante vem de Hiperion, a pequena lua irregular de Saturno que se tumble de maneira caótica no espaço. A órbita de Hiperion está travada com a de Titã.

“Hiperion, a menor entre as principais luas de Saturno, nos forneceu a pista mais importante sobre a história do sistema,” disse Ćuk. “Em simulações onde a lua extra se tornou instável, Hiperion frequentemente era perdida e sobreviveu apenas em casos raros. Reconhecemos que a ligação Titã-Hiperion é relativamente jovem, com apenas algumas centenas de milhões de anos. Isso data do mesmo período em que a lua extra desapareceu. Talvez Hiperion não tenha sobrevivido a essa turbulência, mas resultou dela. Se a lua extra se fundisse com Titã, provavelmente produziria fragmentos próximos à órbita de Titã. É exatamente onde Hiperion teria se formado.”

Em outras palavras, Hiperion pode não ter simplesmente sobrevivido ao caos do passado. Ela pode ter se formado a partir dos destroços criados quando Titã se fundiu com outra lua.

Uma Colisão Entre Proto-Luas

O novo modelo propõe que Titã se formou quando duas luas anteriores se combinaram. Uma era um grande corpo chamado “Proto-Titã,” quase tão massivo quanto Titã hoje. A outra era um companheiro menor conhecido como “Proto-Hiperion.”

Tal fusão poderia explicar por que Titã tem relativamente poucos crateras de impacto. Uma colisão maciça teria resurfaced a lua, apagando grande parte do seu registro de crateras anterior. A órbita atual de Titã, que é ligeiramente alongada mas se tornando gradualmente mais circular, também sugere uma perturbação relativamente recente consistente com uma fusão passada.

Antes da colisão, Proto-Titã pode ter se parecido com a lua Callisto de Júpiter, heavily craterada e sem atmosfera. A equipe também descobriu que antes de desaparecer, Proto-Hiperion poderia ter inclinado a órbita da distante lua de Saturno, Iapetus, 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 de uma fusão de luas, a questão permanece: de onde vieram os anéis de Saturno?

Mais de uma década atrás, membros da equipe do Instituto SETI sugeriram que os anéis se formaram a partir de destroços criados quando luas de tamanho médio mais próximas a Saturno colidiram. Simulações posteriores de pesquisadores da Universidade de Edimburgo e do Centro de Pesquisa Ames da NASA apoiaram essa ideia. Esses estudos mostraram que a maior parte dos destroços de tais impactos acabaria se agrupando 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 essas colisões de luas internas. A nova pesquisa sugere uma cadeia de eventos diferente. A fusão de Titã pode ter iniciado o processo.

A órbita levemente alongada de Titã pode perturbar luas internas quando seus períodos orbitais se tornam frações simples da de Titã. Essa configuração, conhecida como ressonância orbital, fortalece as interações gravitacionais. Embora tais alinhamentos sejam improváveis em qualquer momento específico, a migração para fora de Titã às vezes cria essas ressonâncias.

Quando isso acontece, luas menores podem ser empurradas para órbitas mais esticadas, aumentando as chances de colidirem com luas vizinhas. O tempo dessa segunda rodada de destruição é incerto, mas deve ter ocorrido após a fusão de Titã. Essa sequência se encaixa nas 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, pode fornecer evidências cruciais. O octocóptero movido a energia nuclear estudará a geologia e a química da superfície de Titã em detalhes. Se o Dragonfly encontrar sinais de resurfacing em larga escala ou outras pistas ligadas a uma colisão maciça há cerca de quinhentos milhões de anos, isso apoiaria a ideia de que Titã foi moldado por uma dramática fusão de luas.

O estudo foi aceito para publicação no Planetary Science Journal, e o preprint está disponível em arXiv.