Le lune di Nettuno

Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkins University

A poche settimane dalla scoperta di Nettuno, una singola luna fu trovata nel 1846. Sebbene Urano e Nettuno siano abbastanza simili in in termini di composizione e struttura, i loro sistemi di lune sono molto diversi. Nettuno è ora noto per avere almeno 14 lune, ma solo una di quelle lune, Tritone, è abbastanza grande da essere sferica. Confronta questo con quattro lune rotonde su Giove, sette su Saturno e cinque su Urano.

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Le dimensioni di Tritone

In termini di dimensioni, Tritone è la settima luna più grande del Sole sistema. È vicino al doppio del diametro di Titania (la luna più grande di Urano) ma più piccola della Luna della Terra; ed ha un diametro inferiore di circa il 10% rispetto a Europa, la più piccola delle quattro lune rotonde di Giove. Tritone è solo circa la metà del diametro del Ganimede di Giove o del Titano di Saturno. Tuttavia, Tritone è circa il 10% più denso della luna di Saturno Titano, il che suggerisce una frazione di roccia più grande in Tritone e una frazione di ghiaccio più piccola, forse roccia e ghiaccio.

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Tritone, un satellite irregolare

Il ghiaccio è il motivo per cui sia Titano che Tritone sono molto meno densi della Luna terrestre. Ciò che rende Tritone davvero straordinario rispetto a tutte le altre grandi lune rotonde del sistema solare è che si tratta di un satellite irregolare. Ciò significa che non si è formato da un disco di accrescimento che circonda Nettuno. Invece, Tritone è stato catturato dalla gravità di Nettuno ad un certo punto nel passato. Sappiamo che Tritone è una luna catturata perché la sua orbita è retrograda.

Tritone orbita attorno a Nettuno nella direzione opposta alla rotazione di Nettuno. Questo è un segno chiave che Tritone non si è formato da un disco di accrescimento attorno a Nettuno. Lorbita di Tritone è anche inclinata di circa 23 ° rispetto allequatore di Nettuno, un altro segno che Tritone è un oggetto catturato.

Da dove viene Tritone?

Allora, da dove veniva Triton? Molto probabilmente, proveniva dalla cintura di Kuiper. Questa è la regione del sistema solare appena oltre lorbita di Nettuno che ospita molti altri noti corpi ghiacciati di dimensioni simili a Tritone. Il più famoso residente della fascia di Kuiper è Plutone. Alcuni oggetti della fascia di Kuiper, incluso Plutone, sono noti per avere orbite ellittiche che attraversano lorbita di Nettuno. Non è quindi troppo sorprendente che uno di questi oggetti possa aver avuto un incontro con Nettuno in passato ed essere stato catturato dalla gravità di Nettuno.

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Limpatto della cattura di Tritone su Nettuno

Ora, catturare Tritone avrebbe avuto conseguenze sia su Tritone che sul sistema Nettuno. Potrebbe non essere una coincidenza che Nettuno non abbia lune regolari sferiche.

Immagina se Nettuno avesse originariamente un sistema di lune regolari che si erano formate da un disco di accrescimento. Quindi Tritone arriva precipitosamente e le interazioni gravitazionali tra Tritone e queste lune avrebbero probabilmente interrotto le loro orbite: forse dando loro grandi eccentricità o inclinazioni, facendole schiantare contro Nettuno o sfuggire del tutto al sistema di Nettuno.

Nereide, una piccola luna di Nettuno potrebbe esserne la prova. La lontana Nereide ha unorbita estremamente eccentrica che potrebbe essere il risultato di interazioni gravitazionali durante la cattura di Tritone.

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The Capturing Impact on Triton

E come è passato da un volo libero Loggetto della cintura di Kuiper a una luna catturata influisce su Tritone? Dalla sua cattura, le forze di marea di Nettuno hanno agito per portare la rotazione di Tritone in una risonanza di rotazione-orbita. Tritone ora mantiene sempre una faccia verso Nettuno, proprio come la nostra Luna fa con la Terra, e viaggia in unorbita molto circolare.

Tritone orbita molto vicino a Nettuno, circa il 10% più vicino di quanto la nostra Luna orbita attorno alla Terra. E poiché Nettuno ha un diametro circa quattro volte più grande della Terra, considerando che Tritone ha un diametro inferiore di circa il 20% rispetto alla Luna terrestre, ciò significa che Tritone appare nel cielo dalla superficie di Nettuno quasi della stessa dimensione della Luna terrestre per noi. È molto insolito che una luna irregolare orbiti così vicino al suo pianeta ospite.

Previsioni per lorbita di Tritone

Le forze di marea che agiscono su Tritone così vicino a Nettuno hanno due importanti effetti sul Luna. Innanzitutto, le forze di marea stanno cambiando lorbita di Tritone.Tritone sta lentamente procedendo a spirale verso linterno verso Nettuno. Le previsioni suggeriscono che raggiungerà il limite di Roche di Nettuno in circa 3,5 miliardi di anni. A quel punto, Tritone inizierà a separarsi dalle travolgenti forze di marea di Nettuno.

Quindi, tra pochi miliardi di anni, se stavi pensando di trasferirti su Tritone nel periodo in cui il nostro Sole si trasforma in una stella gigante rossa e la nostra Terra non è più abitabile, non sorprenderti se trovi un nuovo sistema di anelli attorno a Nettuno invece che a una luna.

La superficie di Tritone

Le forze di marea non stanno solo attirando Tritone verso linterno. Queste interazioni di marea allungano e flettono anche linterno di Triton, provocando il riscaldamento. Questo riscaldamento ha provocato unattività geologica sulla superficie di Tritone. Le nostre migliori vedute di Triton sono arrivate dal flyby del Voyager 2. Lapproccio più vicino era a 40.000 chilometri dalla luna e la Voyager è stata in grado di visualizzare il 40% della superficie di Tritone.

Il restante 60% è rimasto un mistero. Ma quel 40% rivela un mondo geologicamente ricco e vario. Oltre la metà della superficie è ricoperta da azoto congelato. Il resto è una combinazione di ghiaccio dacqua e anidride carbonica congelata, ovvero ghiaccio secco.

Tonalità rosata o Tholins di Triton

La superficie ha una tonalità rosata grazie alla presenza di composti organici sulla superficie. Questi potrebbero essere tholin come abbiamo visto sulla luna di Saturno Titano. Possono essere causati quando il metano viene spezzato dalla luce solare e i suoi componenti vengono quindi riassemblati in molecole organiche più grandi.

Crateri e altri cambiamenti geologici sulla superficie di Tritone

La superficie è coperta di segni di cambiamento geologico, ma non ci sono molti crateri su Triton. Il conteggio dei crateri indica che la superficie di Tritone è molto giovane, con le regioni più antiche di circa 50 milioni di anni. Si stima che le regioni più giovani abbiano circa sei milioni di anni. Eppure Triton mostra creste, avvallamenti, scogliere e pianure vulcaniche che vediamo su altri mondi.

Forme simili a melone nellemisfero occidentale di Tritone

Ma cè anche un terreno che non si vede da nessunaltra parte nel sistema solare. Nella parte dellemisfero occidentale che è stata ripresa, Tritone sembra un melone! Un modello irregolare di pozzi o depressioni, di circa 30 chilometri di diametro, e creste alte diverse centinaia di metri coprono la superficie qui. In alcuni punti, le creste ricordano la superficie della luna di Giove Europa e indicano il movimento tettonico della conchiglia di ghiaccio.

Non sappiamo come si sia formato il terreno del melone. Unipotesi è che le creste e le fosse si formino dove pennacchi di ghiaccio solido più caldo si sono spinti contro la superficie, causando le aree rialzate che circondano le fosse.

Il diverso terreno della regione polare meridionale del Tritone

La regione polare meridionale del Tritone mostra un terreno molto diverso. Qui vediamo una calotta di ghiaccio di azoto ghiacciato ricoperta di geyser. Questi geyser emettono gas azoto nellatmosfera di Tritone. La Voyager 2 ha persino catturato le eruzioni in corso, con pennacchi alti fino a otto chilometri! Queste eruzioni di azoto collocano Triton in un gruppo selezionato di mondi del sistema solare in cui abbiamo osservato eruzioni attive. Gli altri sono le lune di Giove Io, che erutta magma ricco di zolfo; ed Europa, che erutta acqua ghiacciata; e la luna di Saturno Encelado che erutta acqua ghiacciata; e, naturalmente, la Terra, che erutta magma.

Prove di venti e nuvole su Tritone

La Voyager 2 ha anche visto macchie di nubi di azoto a circa un chilometro sopra la superficie di Tritone. Abbiamo anche prove dei venti su Tritone. Non possiamo misurare direttamente i venti, ma i pennacchi di azoto gassoso dai geyser su Tritone sono sospinti dai venti.

I pennacchi raccolgono polvere e particelle organiche dallatmosfera, quindi vengono sospinti dal vento e alla fine cadono in superficie. Possiamo vedere tracce di quella polvere mossa dal vento lunghe circa 150 chilometri dai geyser. E i sentieri sono tutti sullo stesso lato dei geyser, il che significa che possiamo anche misurare la direzione del vento su Triton.

Le stagioni di Tritone

Tritone vive anche le stagioni molto lunghe di Nettuno, ciascuna di circa 40 anni terrestri. Poiché Tritone ha unorbita inclinata attorno a Nettuno, la geometria funziona in modo che durante alcune parti dellanno di Nettuno, il polo di Tritone punti verso il Sole. Ciò mantiene un emisfero costantemente alla luce del giorno e laltro nella notte costante. Questo è simile allo scenario di Urano e di alcune delle sue lune, ma va ancora più a lungo.

Osservazioni sui cambiamenti stagionali su Tritone

Abbiamo già osservato accenni ai cambiamenti stagionali su Tritone. In primo luogo, la luna sembra diventare più pallida o meno rossa. Ciò può essere dovuto a nuovi strati di azoto congelati che cadono e coprono i tholin sulla superficie.Ci sono anche indizi che latmosfera si stia ispessendo, forse a causa del riscaldamento della superficie che provoca levaporazione di più azoto.

Le altre lune di Nettuno

Tritone e Nereide erano le uniche lune conosciute che orbitavano attorno a Nettuno fino a quando la Voyager 2 non visitò il pianeta. La Voyager ha trovato altre sei piccole lune, poi altre sono state scoperte usando telescopi terrestri. Le quattro lune più interne dellorbita di Nettuno allinterno degli anelli di Nettuno possono avere alcune influenze pastorali nel mantenere alcuni degli anelli piuttosto stretti, simile a quello che si vede in alcuni degli anelli di Saturno e Urano.

Gli anelli di Nettuno

Gli anelli di Nettuno sono piuttosto scuri, simili agli anelli di Urano. Ma le particelle che compongono gli anelli di Nettuno sono polvere di dimensioni micrometriche piuttosto che il pallone da basket a particelle di anello delle dimensioni di una casa su Urano. Questo rende gli anelli di Nettuno più simili a quelli di Giove. La scoperta accidentale degli anelli di Urano dagli studi di occultazione nel 1977 è ciò che ha motivato gli scienziati a utilizzare un metodo simile per cercare di trovare anelli intorno a Nettuno.

Ma rilevare anelli a Nettuno si è rivelato più impegnativo per gli studi sulloccultazione. Alla fine, il sorvolo della Voyager 2 nel 1989 trovò definitivamente cinque anelli attorno a Nettuno. Tre degli anelli sono stretti e gli altri due sono molto più ampi.

Domande comuni sulle lune di Nettuno