Algunos de los mundos más fascinantes de nuestro vecindario cósmico no son los planetas, sino las lunas que orbitan a su alrededor
Nuestro sistema solar está conformado por ocho planetas y cientos de lunas. La propia luna de la Tierra, un mundo desolado y formado por volcanes antiguos e innumerables cráteres de impacto, es sin duda la más familiar, pero está lejos de ser la más interesante. Cada uno de los planetas gigantes del sistema solar exterior está acompañado por un gran séquito de satélites, muchos de los cuales se formaron al mismo tiempo y a partir del mismo material rico en hielo que los planetas que los albergan. Aunque lejos del sol y hambrientos de luz y calor solar, muestran tanta variedad como los propios planetas.
En este viaje espacial podremos conocer algunos de los más y asombrosos mundos. Algunos, como el Calisto de Júpiter y Mimas de Saturno, han estado congelados durante miles de millones de años, pero tienen cicatrices extraordinarias por la exposición al bombardeo desde el espacio. Otros, como las lunas de Saturno Pan y Atlas y la solitaria Nereida de Neptuno, se han visto afectadas a lo largo de su historia por interacciones con sus vecinos.
Lo más emocionante es que algunos de estos mundos exóticos han sido calentados por poderosas fuerzas de marea de sus planetas padres, desencadenando fases de actividad violenta. Como las que dieron forma a Miranda, la luna de Urano. En algunos casos, estas fuerzas siguen actuando hoy en día, creando cuerpos fascinantes como el torturado Ío de Júpiter y el helado Encelado de Saturno, cuyo plácido exterior puede incluso ocultar el mayor secreto del sistema solar: la vida extraterrestre misma.
Encelado
Desde que la sonda Cassini de la NASA llegó a Saturno en 2004, el pequeño satélite interno del planeta anillado, Encelado, se ha convertido en uno de los mundos más intensamente estudiados y debatidos de todo el sistema solar. Debe su fama recién descubierta al descubrimiento de enormes columnas de hielo de agua que estallan en el espacio a lo largo de fisuras en su hemisferio sur, un signo seguro de agua líquida acechando justo debajo de la fina y helada corteza de la luna.
La extraña actividad de Encelado se sospechaba antes de la llegada de Cassini gracias a imágenes anteriores que mostraban que la luna tiene una superficie inusualmente brillante y cráteres que parecen estar cubiertos de nieve. Sin embargo, el descubrimiento de las columnas de hielo, inicialmente realizado cuando Cassini voló directamente a través de una, fue una confirmación espectacular de que Encelado es un mundo activo.
Con un diámetro de 504 km y una composición de roca / hielo, Encelado debería haberse congelado hace miles de millones de años, como muchos de sus vecinos en el sistema de Saturno. Pero las fuerzas de marea causadas por un tira y afloja gravitacional entre Saturno y una luna más grande, Dione, mantienen el interior de la luna cálido y activo, convirtiéndola en un objetivo principal en la búsqueda de vida en el sistema solar.
Calisto
Calisto, la más externa de las lunas galileanas de Júpiter, es la tercera más grande del sistema solar y es solo un poco más pequeña que Mercurio. Su principal reclamo a la fama es el título del objeto con más cráteres del sistema solar; su superficie oscura está cubierta de cráteres hasta el límite de visibilidad, el más profundo de los cuales ha expuesto hielo fresco desde abajo y escombros brillantes dispersos de “eyección” por la superficie.
Calisto debe su superficie llena de cráteres a su ubicación en el sistema de Júpiter: la gravedad del planeta gigante ejerce una poderosa influencia, interrumpiendo las órbitas de los cometas que pasan y, a menudo, llevándolos a su perdición, lo que se demostró de manera más espectacular en el impacto de 1994 del cometa Shoemaker-Levy 9.
Las lunas más grandes de Júpiter están directamente en la línea de fuego y terminan absorbiendo más impactos de los que les corresponde, pero los vecinos internos de Calisto, influenciados por mayores fuerzas de marea, han experimentado procesos geológicos que borraron la mayoría de sus antiguos cráteres. La superficie de Calisto, sin embargo, se ha mantenido esencialmente sin cambios durante más de 4.500 millones de años, desarrollando su denso paisaje de cráteres superpuestos a lo largo de eones.
Dáctilo
243 Ida, un asteroide designado como planeta menor, tiene una luna que mide solo 1,6 km de ancho en su eje más largo. Gracias a la débil gravedad del asteroide más grande, es poco probable que Dactyl sea un objeto capturado en órbita, pero la alternativa, que Ida y Dactyl se formaron uno al lado del otro, plantea tantas preguntas como respuestas.
Ida es un miembro importante de la familia Koronis de más de 300 asteroides, todos los cuales comparten órbitas similares. Se cree que la familia se formó hace 1 o 2 mil millones de años durante la colisión de un asteroide. Dactyl podría ser un fragmento más pequeño de escombros de la colisión que terminó en órbita alrededor de Ida, pero hay un problema: los modelos de computadora sugieren que Dactyl casi con seguridad sería destruido por un impacto de otro asteroide.
Jápeto
Se descubrió en 1671 y es mucho más tenue cuando se ve en un lado de su órbita en comparación con el otro. Su hemisferio delantero, la mitad que mira ‘hacia adelante’ mientras orbita Saturno, es de color marrón oscuro, mientras que su hemisferio posterior es de color gris claro. Una de las primeras teorías para explicar la diferencia de color era que el lado delantero está cubierto de polvo generado por pequeños impactos de meteoritos en pequeñas lunas exteriores, que giran en espiral hacia Saturno, como lo encontró la NASA.
Sin embargo, las imágenes de Cassini revelan una historia más compleja. La mayor parte del material oscuro parece provenir del interior de Jápeto, dejado atrás como un ‘rezago’ oscuro cuando el hielo cargado de polvo de la superficie de la luna se sublima, pasa de sólido a vapor. El proceso probablemente fue iniciado por el polvo de las lunas exteriores que se acumuló en el hemisferio principal, pero una vez que comenzó, la tendencia de la superficie oscura a absorber calor ha provocado un efecto de sublimación descontrolado.
Jápeto también está rodeado por una cresta ecuatorial montañosa que tiene 13 km de altura y 20 km de ancho, lo que le da a la luna su distintiva forma de nuez. Los orígenes de esta cresta son desconcertantes: algunas teorías sugieren que es un ‘fósil’ de una época en que Jápeto se extendió mucho más rápido y sobresalió en el ecuador, mientras que otros piensan que podrían ser escombros de un sistema de anillos que una vez rodeó la luna y colapsó sobre su superficie.
Nereida
Nereida fue la segunda luna encontrada en orbitar a Neptuno, y su fama surge de su órbita extrema. La distancia entre Nereidas y Neptuno oscila entre 1,4 millones y 9,7 millones de kilómetros. Esta órbita suele ser típica de los satélites capturados, asteroides y cometas arrastrados a órbitas muy excéntricas por la gravedad de los planetas exteriores gigantes, pero el tamaño inusualmente grande de Nereid sugiere una historia bastante más interesante.
La evidencia del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 sugiere que Triton fue capturado en órbita desde el cercano Cinturón de Kuiper. Triton habría interrumpido las órbitas de las lunas originales de Neptuno, expulsando muchas de ellas. Pero muchos astrónomos creen que Nereid podría ser un superviviente, aferrándose al borde del alcance gravitacional de Neptuno.
Io
Io es la más interna de las cuatro lunas galileanas gigantes que orbitan el planeta más grande del sistema solar, Júpiter. Pero mientras que los tres exteriores son, al menos en apariencia, mundos plácidos y congelados de roca y hielo, el paisaje de Io es una mezcla virulenta de amarillos, rojos y marrones, lleno de extrañas y cambiantes formaciones minerales creadas por el azufre que se derrama sobre su superficie. Io es el mundo más volcánico del sistema solar.
La extraña superficie de Io se observó por primera vez durante los sobrevuelos de la sonda espacial Pioneer de principios de la década de 1970, pero su naturaleza volcánica solo se predijo unas semanas antes de la llegada de la misión Voyager 1 en 1979. La luna está atrapada en un tira y afloja gravitacional entre sus vecinos exteriores y el propio Júpiter, y esto evita que su órbita se establezca en un círculo perfecto. Pequeños cambios en la distancia de Io a Júpiter (menos del 0,5% de variación en su órbita) crean enormes fuerzas de marea que golpean el interior de la luna en todas direcciones. Las rocas que se muelen unas sobre otras se calientan debido a la fricción, lo que mantiene fundido el núcleo de la luna y crea enormes depósitos subterráneos de magma.
Si bien la mayoría de las rocas de Io son silicatos similares a los de la Tierra, estos tienen puntos de fusión relativamente altos, por lo que en su mayoría se funden en un océano de magma caliente que se encuentra a decenas de kilómetros por debajo de la superficie; la mayor parte de la actividad superficial de Io, en cambio, implica rocas ricas en azufre que pueden permanecer fundidas a temperaturas más bajas. Juntas, estas dos formas de vulcanismo han ahuyentado desde hace mucho tiempo cualquier material helado que Io tenía originalmente, dejando un mundo que es árido y sin hielo a pesar de una temperatura superficial promedio de -256 grados Fahrenheit (-160 grados Celsius.
Hyperion
Hyperion es el satélite de aspecto más extraño del sistema solar, su superficie se asemeja a una esponja o coral con pozos profundos y oscuros bordeados por crestas afiladas de roca y hielo más brillantes. Pero eso no es lo único extraño de Hyperion: fue la primera luna no esférica que se descubrió y tiene una órbita claramente excéntrica.
En lugar de hacer coincidir su rotación con su período orbital, gira en un patrón caótico, con su eje de rotación tambaleándose de manera impredecible. Como todas las lunas del sistema solar exterior, está compuesta principalmente de agua helada, pero su superficie es inusualmente oscura. Cuando Cassini pasó volando, midió su densidad en un 55% de la del agua; su interior es en su mayor parte un espacio vacío.
Una teoría popular para explicar estas extrañas características es que Hyperion es el remanente sobreviviente de un satélite más grande que una vez orbitó entre Titán y Jápeto, y que fue destruido en gran parte por una colisión con un gran cometa. El material que sobrevivió en una órbita estable se reunió nuevamente para crear Hyperion tal como lo conocemos.
Titán
Titán, la luna más grande de Saturno, es única en el sistema solar, ya que es el único satélite con una atmósfera sustancial propia, un descubrimiento que frustró a los científicos de la NASA cuando las imágenes de las sondas Voyager revelaron solo una nebulosa bola naranja. El orbitador Cassini estaba equipado con instrumentos infrarrojos y de radar que perforaron la atmósfera opaca, revelando un paisaje suavizado de ríos y lagos que no se parece a ningún otro mundo del sistema solar, excepto la Tierra.
A pesar de ser más grande que Mercurio, Titán solo puede aferrarse a su atmósfera espesa debido al frío profundo. Encontrada a unos 1.400 millones de kilómetros del sol, la temperatura media de la superficie de la luna es de -179 grados Celsius.
La atmósfera de Titán está dominada por el nitrógeno, gas inerte, también el principal componente del aire de la Tierra, pero obtiene su color distintivo, neblina opaca y nubes de una proporción relativamente pequeña de metano. Sorprendentemente, las condiciones en Titán son las adecuadas para que el metano cambie entre sus formas gaseosa, líquida y sólida, generando un ‘ciclo del metano’ bastante similar al ciclo del agua que da forma al clima de la Tierra. En condiciones frías, el metano se congela en la superficie como escarcha y hielo. En temperaturas moderadas, se condensa en gotitas líquidas y cae como lluvia que erosiona y suaviza el paisaje antes de acumularse en los lagos, mientras que en regiones más cálidas se evapora y regresa a la atmósfera.
Titán experimenta cambios de estación muy similares a los de nuestro planeta, aunque su año es de 29,5 años terrestres. Las temperaturas en el polo de invierno parecen favorecer la lluvia, por lo que los lagos migran de un polo al otro durante cada año titánico. Con toda esta actividad, Titán es un objetivo intrigante en la búsqueda de vida extraterrestre, aunque a la mayoría de los biólogos les resulta difícil imaginar organismos que pudieran existir en condiciones tan duras y químicamente limitadas, y la mayoría está de acuerdo en que el vecino interior acuoso de Titán, Encelado, ofrece más perspectivas prometedoras para la vida.
Miranda
Miranda es uno de los mundos más extraños del sistema solar. Las imágenes de la Voyager revelaron un extraordinario mosaico de terrenos, aparentemente reunidos al azar. Algunas partes están llenas de cráteres y otras relativamente sin cráteres, lo que indica su juventud, ya que han estado menos expuestas a los bombardeos. Una característica destacada es un patrón de óvalos concéntricos que se asemejan a una pista de carreras, mientras que en otros lugares las formas en V paralelas forman una cicatriz en forma de galón.
Una de las primeras teorías para explicar la apariencia confusa de Miranda es que se trata de un mundo de Frankenstein, una colección de fragmentos de una luna predecesora que se fusionó en órbita alrededor de Urano. Los astrónomos se preguntaron si el predecesor de Miranda podría haber sido destrozado por un impacto interplanetario, y si este evento cataclísmico podría estar relacionado de alguna manera con la inclinación extrema de Urano. Sin embargo, estudios posteriores han demostrado que tal teoría se queda corta cuando se trata de explicar la combinación de características de la superficie de Miranda, y es poco probable que se produzca el tipo correcto de impacto. En cambio, parece plausible que las fuerzas de las mareas sean las culpables.
Hoy Miranda sigue una órbita casi circular, pero en el pasado su órbita estaba en una relación ‘resonante’ con la luna más grande, Umbriel. Esto llevó a las dos lunas a alineaciones frecuentes que llevaron la órbita de Miranda a una elipse alargada que experimentó fuerzas de marea extremas. Empujado, jalado y calentado desde dentro, su superficie se fragmentó y se reorganizó antes de que las lunas se movieran de nuevo y la actividad de Miranda disminuyese.
Mimas
Cuando las sondas espaciales Voyager de la NASA enviaron las primeras imágenes detalladas de Mimas en la década de 1980, los científicos y el público se sorprendieron por su parecido con la Estrella de la Muerte de Star Wars. Un enorme cráter, que lleva el nombre de William Herschel, quien descubrió la luna en 1789, domina un hemisferio y tiene casi el tamaño y la forma exactos del plato láser que mata planetas soñado por George Lucas muchos años antes. Pero Mimas tiene más que ofrecer que referencias de la cultura pop.
Mimas es la más interna de las lunas sustanciales de Saturno, orbitando más cerca que Encelado, pero más alejada que Pan y Atlas, y con un diámetro de solo 396 km, es el objeto más pequeño del sistema solar que se sabe que se ha metido en un forma esférica por su propia gravedad. Algunos objetos más grandes del sistema solar no lo han logrado del todo, y la mayoría de los astrónomos están de acuerdo en que solo es posible para Mimas debido a la baja densidad de la luna, solo un 15% más que el agua.
Pan y Atlas
Las lunas de Saturno, Pan y Atlas, son las lunas más pequeñas del sistema solar. Sin embargo, a pesar de su tamaño, su influencia se puede ver claramente desde la Tierra en la forma de la prominente “brecha” que crean en el sistema de anillos del planeta.
Estos dos mundos diminutos son quizás los ejemplos más conocidos de lunas pastoras: pequeños satélites que orbitan en o alrededor de los sistemas de anillos de los planetas gigantes. Como sugiere el nombre, cuando se combinan con la influencia de las lunas exteriores distantes, estos satélites ayudan a agrupar las partículas que orbitan en el sistema de anillos mientras “eliminan” otras. Pan es responsable de crear la brecha de Encke, una división prominente en el brillante Anillo A de Saturno, mientras que Atlas orbita justo fuera del Anillo A.
La propiedad más intrigante de ambos mundos es su forma suave, que se asemeja a una nuez o un platillo volante. Bonnie Buratti, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, cree que las lunas están cubiertas de pequeñas partículas barridas mientras mantienen despejado el espacio entre los anillos. Como la mayoría de las partículas orbitan en un plano de 0,6 millas (1 km) de espesor, tienden a apilarse alrededor del ecuador de cada luna, formando una cresta ecuatorial distintiva.