Nel sistema solare c'è un sole - al centro - molti pianeti, asteroidi, oggetti della fascia di Kuiper e satelliti, sono anche lune. Sebbene la maggior parte dei pianeti abbia satelliti, e alcuni oggetti della fascia di Kuiper e persino asteroidi abbiano anche i propri satelliti, non ci sono "satelliti di satelliti" conosciuti tra di loro. O siamo sfortunati, o le regole fondamentali ed estremamente importanti dell'astrofisica complicano la loro formazione ed esistenza.
Quando tutto ciò che devi tenere a mente è un enorme oggetto nello spazio, le cose sembrano piuttosto semplici. La gravità sarà l'unica forza operativa e puoi posizionare qualsiasi oggetto in un'orbita ellittica o circolare stabile attorno ad esso. In questo scenario, a quanto pare, sarà nella sua posizione per sempre. Ma qui entrano in gioco altri fattori:
- l'oggetto può avere una sorta di atmosfera o un "alone" diffuso di particelle intorno;
- l'oggetto non sarà necessariamente fermo, ma ruoterà - probabilmente rapidamente - attorno ad un asse;
- questo oggetto non sarà necessariamente isolato come inizialmente pensavi.
Le forze di marea che agiscono sulla luna di Saturno Encelado sono sufficienti per estrarre la sua crosta di ghiaccio e riscaldare le viscere, in modo che l'oceano sotterraneo erutti centinaia di chilometri nello spazio
Il primo fattore, l'atmosfera, ha senso solo come ultima risorsa. In genere, un oggetto che orbita attorno a un mondo massiccio e solido senza atmosfera dovrà solo evitare la superficie dell'oggetto e rimarrà indefinitamente. Ma se aggiungi un'atmosfera, anche incredibilmente diffusa, qualsiasi corpo in orbita dovrà fare i conti con gli atomi e le particelle che circondano la massa centrale.
Anche se di solito pensiamo che la nostra atmosfera abbia una "fine" e che lo spazio inizi a una certa altitudine, la realtà è che l'atmosfera si prosciuga man mano che vai sempre più in alto. L'atmosfera terrestre si estende per molte centinaia di chilometri; anche la Stazione Spaziale Internazionale uscirà dall'orbita e brucerà se non la sollecitiamo costantemente. Per gli standard del sistema solare, un corpo in orbita deve trovarsi a una certa distanza da qualsiasi massa per rimanere “al sicuro”.
Video promozionale:
Che si tratti di un satellite artificiale o naturale non ha molta importanza; se orbita attorno a un mondo con un'atmosfera sostanziale, uscirà dall'orbita e cadrà sul mondo più vicino. Tutti i satelliti nell'orbita terrestre bassa lo faranno, così come il satellite di Marte Phobos
Inoltre, l'oggetto può ruotare. Questo vale sia per una massa grande che per una più piccola che ruota attorno alla prima. Esiste un punto "stabile" in cui entrambe le masse sono bloccate in modo tidale (cioè, sempre una di fronte all'altra su un lato), ma qualsiasi altra configurazione creerà una "coppia". Questa torsione farà spirale entrambe le masse verso l'interno (se la rotazione è lenta) o verso l'esterno (se la rotazione è veloce). Su altri mondi, la maggior parte dei satelliti non sono nati in condizioni ideali. Ma c'è un altro fattore che dobbiamo considerare prima di tuffarci a capofitto nel problema del "satellite dei satelliti".
Il modello Plutone-Caronte mostra due masse principali che ruotano l'una intorno all'altra. Un sorvolo dei "Nuovi Orizzonti" ha mostrato che Plutone o Caronte non hanno satelliti interni rispetto alle loro orbite reciproche
Il fatto che l'oggetto non sia isolato è di grande importanza. È molto più facile mantenere un oggetto in orbita vicino a una singola massa - come una luna vicino a un pianeta, un piccolo asteroide vicino a uno grande o Caronte vicino a Plutone - che mantenere un oggetto in orbita vicino a una massa che orbita a sua volta su una massa diversa. Questo è un fattore importante e non ci pensiamo molto. Ma guardiamolo per un secondo dalla prospettiva del nostro più vicino al Sole, il pianeta senza luna Mercurio.
Mercurio ruota attorno al nostro Sole in modo relativamente rapido e quindi le forze gravitazionali e di marea che agiscono su di esso sono molto grandi. Se qualcos'altro ruotasse attorno a Mercurio, ci sarebbero molti altri fattori aggiuntivi.
1. "Vento" dal Sole (un flusso di particelle in uscita) si schianterebbe su Mercurio e un oggetto vicino ad esso, facendoli uscire dall'orbita.
2. Il calore, che il Sole conferisce alla superficie di Mercurio, può portare all'espansione dell'atmosfera di Mercurio. Nonostante il fatto che Mercurio sia senz'aria, le particelle sulla superficie si riscaldano e vengono lanciate nello spazio, creando una debole atmosfera.
3. Infine, c'è una terza massa che vuole portare al blocco finale della marea: non solo tra massa bassa e Mercurio, ma anche tra Mercurio e Sole.
Pertanto, per qualsiasi luna di Mercurio, ci sono due posizioni estreme.
Ogni pianeta che orbita attorno a una stella sarà più stabile quando la marea si aggancia con essa: quando i suoi periodi orbitale e rotazionale coincidono. Se aggiungi un altro oggetto in orbita al pianeta, la sua orbita più stabile sarà reciprocamente bloccata dalle maree con il pianeta e la stella vicino a L2
Se il satellite è troppo vicino a Mercurio per una serie di motivi:
- non ruota abbastanza velocemente per la sua distanza;
- Mercurio non ruota abbastanza velocemente da essere bloccato dalla marea con il Sole;
- suscettibile alla decelerazione del vento solare;
- sarà soggetto a un attrito significativo dall'atmosfera di Mercurio, - alla fine cadrà sulla superficie di Mercurio.
Quando un oggetto si scontra con un pianeta, può sollevare detriti e causare la formazione di lune vicine. È così che è apparsa la Luna della Terra e sono apparsi anche i satelliti di Marte e Plutone.
Al contrario, rischia di essere espulso dall'orbita di Mercurio se il satellite è troppo lontano e si applicano altre considerazioni:
- il satellite ruota troppo velocemente per la sua distanza;
- Mercurio gira troppo velocemente per essere bloccato in modo mareale con il Sole;
- il vento solare dà ulteriore velocità al satellite;
- le interferenze di altri pianeti spingono fuori il satellite;
- il riscaldamento del Sole fornisce ulteriore energia cinetica a un satellite decisamente piccolo.
Detto questo, tieni presente che molti pianeti hanno le loro lune. Sebbene un sistema a tre corpi non sarà mai stabile, a meno che non si regoli la sua configurazione secondo criteri ideali, saremo stabili per miliardi di anni nelle giuste condizioni. Ecco alcune condizioni che renderanno il compito più facile:
1. Prendi un pianeta / asteroide in modo che la maggior parte del sistema sia significativamente rimossa dal Sole, in modo che il vento solare, i lampi di luce e le forze di marea del Sole siano insignificanti.
2. In modo che il satellite di questo pianeta / asteroide sia abbastanza vicino al corpo principale in modo che non penzoli gravitazionalmente e non venga accidentalmente spinto fuori durante altre interazioni gravitazionali o meccaniche.
3. Che il satellite di questo pianeta / asteroide fosse abbastanza lontano dal corpo principale in modo che le forze di marea, l'attrito o altri effetti non portassero ad avvicinarsi e fondersi con il corpo genitore.
Come avrai intuito, c'è un "dolce occhio di bue" in cui la luna può esistere vicino al pianeta: diverse volte oltre il raggio del pianeta, ma abbastanza vicino in modo che il periodo orbitale non sia troppo lungo e comunque significativamente più breve del periodo orbitale del pianeta rispetto alla stella. Quindi, se prendi tutto questo insieme, dove sono i satelliti dei satelliti nel nostro sistema solare?
Gli asteroidi nella fascia principale e i troiani vicino a Giove possono avere i propri satelliti, ma essi stessi non si considerano tali.
I più vicini che abbiamo sono gli asteroidi troiani con i propri satelliti. Ma poiché non sono "satelliti" di Giove, questo non è del tutto appropriato. Cosa poi?
La risposta breve: è improbabile che troveremo qualcosa del genere, ma c'è speranza. I mondi dei giganti gassosi sono relativamente stabili e abbastanza lontani dal Sole. Hanno molti satelliti, molti dei quali sono sincronizzati con il loro mondo genitore. Le lune più grandi saranno i migliori candidati per i satelliti. Dovrebbero essere:
- il più massiccio possibile;
- relativamente rimosso dal corpo madre per ridurre al minimo il rischio di collisione;
- non troppo lontano per non essere spinto fuori;
- e - questa è una novità - ben separata da altre lune, anelli o satelliti che potrebbero disturbare il sistema.
Quali lune del nostro sistema solare sono più adatte per acquisire i propri satelliti?
- La luna di Giove Callisto: la più esterna di tutte le grandi lune di Giove. Callisto, che dista 1.883.000 chilometri, ha anche un raggio di 2.410 chilometri. Viaggia intorno a Giove in 16,7 giorni e ha una velocità di fuga significativa di 2,44 km / s.
- Luna di Giove Ganimede: la luna più grande del sistema solare (raggio di 2634 km). Ganimede è molto lontano da Giove (1.070.000 chilometri), ma non abbastanza. Ha la velocità di fuga più alta di tutti i satelliti del sistema solare (2,74 km / s), ma il sistema densamente popolato del pianeta gigante rende estremamente difficile per i satelliti di Giove acquisire i satelliti.
- Luna di Saturno Giapeto: non molto grande (734 chilometri di raggio), ma abbastanza distante da Saturno - a 3.561.000 chilometri a una distanza media. È ben separato dagli anelli di Saturno e dalle altre grandi lune del pianeta. L'unico problema è la sua piccola massa e dimensione: la velocità di fuga è di soli 573 metri al secondo.
- Il satellite Titania di Urano: con un raggio di 788 chilometri, il satellite più grande di Urano si trova a 436.000 chilometri da Urano e completa la sua orbita in 8,7 giorni.
- Il satellite di Urano Oberon: la seconda luna più grande (761 chilometri), ma la più lontana (584.000 chilometri) completa la sua orbita attorno a Urano in 13,5 giorni. Oberon e Titania, tuttavia, sono pericolosamente vicini l'uno all'altro, quindi è improbabile che la "luna della luna" appaia tra di loro.
- Tritone del satellite di Nettuno: questo oggetto catturato della fascia di Kuiper è enorme (1355 km di raggio), lontano da Nettuno (355.000 km) e massiccio; l'oggetto deve muoversi a una velocità superiore a 1,4 km / s per lasciare il campo di attrazione di Tritone. Forse questo è il nostro miglior candidato per il diritto di possedere il proprio satellite.
Tritone, la più grande luna di Nettuno e un oggetto catturato dalla fascia di Kuiper, potrebbe essere la nostra migliore scommessa per una luna con la sua luna. Ma Voyager 2 non ha visto nulla.
Con tutto questo, per quanto ne sappiamo, non ci sono satelliti nel nostro sistema solare con i propri satelliti. Forse ci sbagliamo e li troviamo all'estremità della fascia di Kuiper o persino nella nuvola di Oort, dove gli oggetti sono una dozzina.
La teoria dice che tali oggetti possono esistere. Questo è possibile, ma richiede condizioni molto specifiche. Per quanto riguarda le nostre osservazioni, queste non sono ancora apparse nel nostro sistema solare. Ma chissà: l'universo è pieno di sorprese. E migliori saranno le nostre capacità di ricerca, maggiori saranno le sorprese che troveremo. Nessuno sarà sorpreso se la prossima grande missione su Giove (o altri giganti gassosi) trova un satellite vicino a un satellite. Il tempo lo dirà.
ILYA KHEL
