Las lunas de Neptuno

Por Sabine Stanley, Ph.D., Universidad Johns Hopkins

A las pocas semanas del descubrimiento de Neptuno, se encontró una sola luna en 1846. Aunque Urano y Neptuno son bastante similares en En términos de composición y estructura, sus sistemas de lunas son muy diferentes. Ahora se sabe que Neptuno tiene al menos 14 lunas, pero solo una de esas lunas, Tritón, es lo suficientemente grande como para ser esférica. Compare eso con cuatro lunas redondas en Júpiter, siete en Saturno y cinco en Urano.

Aprenda más sobre Mercurio, el pequeño planeta extremo.

El tamaño de Triton

En términos de tamaño, Triton es la séptima luna más grande del planeta. sistema. Tiene cerca del doble del diámetro de Titania (la luna más grande de Urano) pero es más pequeña que la Luna de la Tierra; y tiene un diámetro aproximadamente un 10% más pequeño que Europa, la más pequeña de las cuatro lunas redondas de Júpiter. Tritón tiene solo la mitad del diámetro del Ganímedes de Júpiter o el Titán de Saturno. Sin embargo, Tritón es aproximadamente un 10% más denso que la luna Titán de Saturno, lo que sugiere una fracción de roca más grande en Tritón y una fracción de hielo más pequeña, tal vez roca y hielo.

Aprenda más sobre Venus, el planeta invernadero velado. p>

Tritón, un satélite irregular

El hielo es la razón por la que tanto Titán como Tritón son mucho menos densos que la Luna de la Tierra. Lo que hace que Triton sea realmente extraordinario en comparación con todas las demás grandes lunas redondas del sistema solar es que es un satélite irregular. Eso significa que no se formó a partir de un disco de acreción que rodea a Neptuno. En cambio, Triton fue capturado por la gravedad de Neptuno en algún momento del pasado. Sabemos que Triton es una luna capturada porque su órbita es retrógrada.

Triton está orbitando a Neptuno en la dirección opuesta a la que gira Neptuno. Esa es una señal clave de que Triton no se formó a partir de un disco de acreción alrededor de Neptuno. La órbita de Triton también está inclinada unos 23 ° con respecto al ecuador de Neptuno, otra señal de que Triton es un objeto capturado.

¿De dónde vino Triton?

Entonces, ¿de dónde vino Triton? Lo más probable es que provenga del cinturón de Kuiper. Esta es la región del sistema solar justo más allá de la órbita de Neptuno que alberga muchos otros cuerpos helados conocidos similares en tamaño a Tritón. El residente más famoso del cinturón de Kuiper es Plutón. Se sabe que algunos objetos del cinturón de Kuiper, incluido Plutón, tienen órbitas elípticas que cruzan la órbita de Neptuno. Por lo tanto, no es demasiado sorprendente que uno de esos objetos haya tenido un encuentro con Neptuno en el pasado y haya sido capturado por la gravedad de Neptuno.

Obtenga más información sobre la exploración del sistema Tierra-Luna.

El impacto de capturar Triton en Neptune

Ahora, capturar Triton habría tenido su efecto tanto en Triton como en el sistema Neptune. Puede que no sea una coincidencia que Neptuno no tenga lunas regulares esféricas.

Imagínese si Neptuno tuviera originalmente un sistema de lunas regulares que se hubiera formado a partir de un disco de acreción. Luego, Triton entra como un rayo, y las interacciones gravitacionales entre Triton y estas lunas probablemente habrían interrumpido sus órbitas: quizás dándoles grandes excentricidades o inclinaciones, haciendo que se estrellen contra Neptuno o escapen del sistema de Neptuno por completo.

Nereida, una pequeña luna de Neptuno puede ser una prueba de esto. La nereida lejana tiene una órbita extremadamente excéntrica que puede ser el resultado de interacciones gravitacionales durante la captura de Tritón.

Esta es una transcripción de la serie de videos A Field Guide to Los planetas. Míralo ahora, en The Great Courses Plus.

The Capturing Impact en Triton

Y cómo fue pasar de un vuelo libre Objeto del cinturón de Kuiper a una luna capturada que afecta a Tritón? Desde su captura, las fuerzas de marea de Neptuno han actuado para llevar la rotación de Triton a una resonancia de órbita giratoria. Tritón ahora mantiene una cara hacia Neptuno en todo momento, al igual que nuestra Luna lo hace con la Tierra, y viaja en una órbita muy circular.

Triton orbita muy cerca de Neptuno, aproximadamente un 10% más cerca de lo que nuestra Luna orbita la Tierra. Y dado que Neptuno tiene un diámetro aproximadamente cuatro veces mayor que la Tierra, considerando que Tritón es aproximadamente un 20% más pequeño en diámetro que la Luna de la Tierra, esto significa que Tritón parece casi del mismo tamaño en el cielo desde la superficie de Neptuno que la Luna de la Tierra para nosotros. Es muy inusual que una luna irregular orbite tan cerca de su planeta anfitrión.

Predicciones para la órbita de Tritón

Las fuerzas de marea que actúan sobre Tritón tan cerca de Neptuno tienen dos efectos importantes en el Luna. Primero, las fuerzas de las mareas están cambiando la órbita de Triton.Triton está girando lentamente hacia adentro hacia Neptuno. Las predicciones sugieren que alcanzará el límite de Roche de Neptuno en unos 3.500 millones de años. En ese punto, Triton comenzará a separarse de las abrumadoras fuerzas de marea de Neptuno.

Entonces, en unos pocos miles de millones de años, si estaba pensando en mudarse a Tritón cuando nuestro Sol se convierta en una estrella gigante roja y nuestra Tierra ya no sea habitable, no se sorprenda si encuentra una nuevo sistema de anillos alrededor de Neptuno en lugar de una luna.

La superficie de Tritón

Las fuerzas de las mareas no solo empujan a Tritón hacia adentro. Estas interacciones de las mareas también estiran y flexionan el interior de Triton, provocando calentamiento. Este calentamiento ha resultado en actividad geológica en la superficie de Triton. Nuestras mejores vistas de Triton provienen del sobrevuelo de la Voyager 2. La aproximación más cercana fue a 40.000 kilómetros de la luna, y la Voyager pudo obtener imágenes del 40% de la superficie de Triton.

El otro 60% sigue siendo un misterio. Pero ese 40% revela un mundo geológicamente rico y variado. Más de la mitad de la superficie está cubierta de nitrógeno congelado. El resto es una combinación de agua helada y dióxido de carbono congelado, eso es hielo seco.

Tono rosado o Tholins de Triton

La superficie tiene un tono rosado gracias a la presencia de compuestos orgánicos en la superficie. Estos pueden ser tholins como los que vimos en Titán, la luna de Saturno. Pueden ser causadas cuando el metano se descompone por la luz solar y sus componentes luego se vuelven a ensamblar en moléculas orgánicas más grandes.

Cráteres y otros cambios geológicos en la superficie de Tritón

La superficie está cubierta con signos de cambio geológico, pero no hay muchos cráteres en Triton. El recuento de cráteres indica que la superficie de Triton es muy joven, con las regiones más antiguas alrededor de 50 millones de años. Se estima que las regiones más jóvenes tienen unos seis millones de años. Sin embargo, Triton muestra crestas, valles, acantilados y llanuras volcánicas que vemos en otros mundos.

Melones como formas en el hemisferio occidental de Tritón

Pero también hay algún terreno que no se ve en ningún otro lugar del sistema solar. En la parte del hemisferio occidental que se ha fotografiado, ¡Tritón parece un melón! Un patrón irregular de pozos o depresiones, de unos 30 kilómetros de ancho, y crestas de varios cientos de metros de altura cubren la superficie aquí. En algunos lugares, las crestas recuerdan la superficie de Europa, la luna de Júpiter, e indican el movimiento tectónico de la capa de hielo.

No sabemos cómo se formó el terreno del melón. Una hipótesis es que las crestas y los hoyos se forman donde columnas de hielo sólido más cálido empujan contra la superficie, causando las áreas elevadas que rodean los pozos.

El terreno diferente de la región polar sur de Triton

La región polar sur de Triton muestra un terreno muy diferente. Aquí, vemos una capa de hielo de nitrógeno congelado cubierto de géiseres. Estos géiseres arrojan gas nitrógeno a la atmósfera de Triton. La Voyager 2 incluso captó erupciones en curso, ¡con penachos que alcanzan los ocho kilómetros de altura! Estas erupciones de nitrógeno colocan a Triton en un grupo selecto de mundos del sistema solar donde hemos observado erupciones activas. Las otras son las lunas de Júpiter Io, que hace erupción de magma rico en azufre; y Europa, que hace erupción con hielo de agua; y Encelado, la luna de Saturno, que hace erupción con hielo de agua; y por supuesto, la Tierra, que hace erupción de magma.

Evidencia de vientos y nubes en Triton

La Voyager 2 también vio manchas de nubes de nitrógeno a un kilómetro sobre la superficie de Triton. También tenemos evidencia de vientos en Triton. No podemos medir los vientos directamente, pero las columnas de gas nitrógeno de los géiseres de Triton son arrastradas por los vientos.

Las columnas acumulan polvo y partículas orgánicas de la atmósfera, luego son arrastradas por el viento y finalmente caen a la superficie. Podemos ver rastros de ese polvo arrastrado por el viento a unos 150 kilómetros de los géiseres. Y los senderos están todos en el mismo lado de los géiseres, lo que significa que incluso podemos medir la dirección del viento en Triton.

Las estaciones de Tritón

Tritón también experimenta las muy largas estaciones de Neptuno, cada una de aproximadamente 40 años terrestres. Debido a que Triton tiene una órbita inclinada sobre Neptuno, la geometría funciona de modo que durante partes del año de Neptuno, el polo de Tritón apunta hacia el Sol. Esto mantiene un hemisferio en constante luz diurna y el otro en constante noche. Esto es similar al escenario de Urano y algunas de sus lunas, pero dura aún más.

Observaciones de cambios estacionales en Triton

Ya hemos observado indicios de cambios estacionales en Triton. Primero, la luna parece ponerse más pálida o menos roja. Esto puede deberse a que nuevas capas de nitrógeno congelado caen y cubren las tolinas en la superficie.También hay indicios de que la atmósfera se está volviendo más densa, quizás debido al calentamiento de la superficie que provoca la evaporación de más nitrógeno.

Las otras lunas de Neptuno

Tritón y Nereida eran las únicas lunas conocidas que orbitaban a Neptuno hasta que la Voyager 2 visitó el planeta. La Voyager encontró seis lunas pequeñas más, luego se han descubierto otras utilizando telescopios terrestres. Las cuatro lunas más internas de la órbita de Neptuno dentro de los anillos de Neptuno pueden tener algunas influencias de pastoreo en mantener algunos de los anillos bastante estrechos, similar a lo que se ve en algunos de los anillos de Saturno y Urano.

Los anillos de Neptuno

Los anillos de Neptuno son bastante oscuros, similares a los anillos de Urano. Pero las partículas que forman los anillos de Neptuno son polvo del tamaño de un micrómetro en lugar de las partículas de baloncesto del tamaño de una casa en Urano. Esto hace que los anillos de Neptuno sean más similares a los de Júpiter. El descubrimiento accidental de los anillos de Urano a partir de estudios de ocultación en 1977 es lo que motivó a los científicos a utilizar un método similar para intentar encontrar anillos alrededor de Neptuno.

Pero la detección de anillos en Neptuno resultó ser más desafiante para los estudios de ocultación. Finalmente, el sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 encontró de manera concluyente cinco anillos alrededor de Neptuno. Tres de los anillos son estrechos y los otros dos son mucho más anchos.

Preguntas frecuentes sobre las lunas de Neptuno