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El satélite rebelled del Sistema Solar / CIENCIORAMA 1
Dibujo artístico de la superficie de Tritón, con Neptuno al fondo. Tomada de
http://espacioprofundo.es/
El satélite rebelde del Sistema Solar
Pável Ulianov Martínez Pabello
En el Sistema Solar todos los planetas giran alrededor del Sol de izquierda
a derecha (como las manecillas del reloj) y todos los satélites naturales de
cada uno de ellos giran alrededor de éste en el mismo sentido. ¿Todos?
¡no!, como en toda familia hay ovejas descarriadas, en particular una, el que
va a contracorriente, el rebelde, el negrito en el arroz, y éste es el caso de
Tritón, satélite de Neptuno que orbita en sentido opuesto, es decir, de
derecha a izquierda, ¿por qué?
Neptuno y Tritón, padre e hijo
En la mitología romana Neptuno tiene un papel importante pues gobierna
todos los mares y aguas, es el equivalente a Poseidón en la mitología griega.
Originalmente representaba los vientos y las nubes, pero en 399 a.C. su
significado cambió debido a la importancia y al culto a los mares que surgió
en las costas de las colonias sicilianas.
Como fruto de su relación con Anfítrite, Neptuno tuvo a su primer
hijo: Tritón, mitad pez, mitad humano, era la contraparte de las sirenas y se
decía que vivía en las profundidades del mar. El octavo planeta fue nombrado
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así en 1846 por el francés Urbain Jean Joseph Le Verrier. Después de varias
propuestas, ésta fue la más aceptada ya que guardaba relación con los
nombres de deidades griegas de los otros cuerpos planetarios ya
descubiertos. Además, Neptuno recibió este nombre porque al observarlo con
el telescopio se apreciaba el azul intenso que recuerda al rey del mar, la
deidad equivalente en la mitología de algunos países del Oriente.
Tritón se descubrió en 1846 sólo 17 días después del primer
avistamiento de Neptuno, y recibió ese nombre hasta 1949 como si fuera
un “hijo” del gran planeta azul. Hasta el encuentro con la sonda Voyager 2
en 1989, se supo que el planeta poseía una atmósfera dinámica. Este
acercamiento permitió observar la presencia de la mancha negra-azul en
Neptuno, parecida a la gran mancha roja de Júpiter, que hacía que los
científicos de la década de 1980 se preguntaran ¿qué tipo de energía podría
estar provocando tal movimiento atmosférico?
Los vecinos de la otra cuadra
En el descubrimiento de Neptuno figuran diversos nombres: Galileo en 1612,
quien al utilizar un telescopio diseñado por él mismo, hizo los “primeros
dibujos” del planeta; sin embargo no sabía que se trataba del que ahora
conocemos como Neptuno. Alexis Bouvard predijo en 1821 la presencia de
un cuerpo “extraño” que provocaba las perturbaciones detectadas en la
órbita de Urano –recordemos que para ese entonces las Leyes de Kepler
estaban más que comprobadas y establecidas–, (ver “Las Leyes de Kepler,
una danza celestial”, en Cienciorama).
En 1843, el inglés John Couch Adams calculó la órbita de Neptuno
utilizando únicamente la ley de la gravitación universal de Isaac Newton,
pero no fue hasta 1846 que Urbain Le Verrier hizo formalmente el
descubrimiento la noche del 23 de septiembre. Durante décadas hubo dudas
de si el mérito lo merecía Le Verrier o Adams, pues ambos estaban haciendo
las mismas mediciones de manera independiente. Algunos lo consideran un
éxito del inglés, otros del francés, otros –más diplomáticos– incluso dicen
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que es de ambos, sin embargo en los archivos del Observatorio Real de
Greenwich hay evidencias de que los primeros avistamientos fueron de Le
Verrier y no de Adams, quien había trazado su órbita tres años antes.
El 23 de septiembre de 1846 se descubrió oficialmente Neptuno;
cuando el inglés William Lassell se enteró descubrió 17 días después, con
un telescopio de la época que él mejoró, un “pequeñín” orbitando los
alrededores de este planeta, que fue conocido como “la luna de Neptuno”.
Fue hasta 1949, cuando se descubrió un segundo satélite llamado Nereida,
que lo rebautizaron como Tritón, por ser un pequeño gigante más grande
incluso que Plutón.
Figura 1. En 1846 William Lassell quien primero avistó a Tritón, afirmó que al observar
Neptuno, encontró además de este satélite, la presencia de anillos. No tardó mucho en
darse cuenta de que había cometido un error debido a las modificaciones que él mismo
había hecho a su nuevo telescopio. La imagen de arriba fue tomada por la sonda espacial
Voyager 2 que descubrió un terreno activo en la superficie de Tritón. Irónicamente, también
se confirmó la existencia de anillos delgados completos alrededor de Neptuno, los cuales
permanecieron invisibles a las observaciones de Lassell. Fotografía de Voyager 2, NASA.
Tritón a fondo
Pocos son los cuerpos en el Sistema Solar que sabemos que están activos
geológicamente hablando. Por ejemplo, en primer lugar está Encelado, un
satélite de Saturno que arroja material orgánico a su superficie mediante
eyecciones violentas. Io es un satélite de Júpiter que posee tanta actividad
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volcánica como para borrar de la superficie cualquier rastro de roca antigua.
La Tierra y Tritón están en tercer y cuarto lugar. También se especula que
hay actividad volcánica en otros cuerpos planetarios como Venus, Marte y
Europa –satélite de Júpiter–, sin embargo no se ha podido comprobar del
todo.
Tritón es un cuerpo bastante estudiado, inclusive desde el siglo XIX
se conocía perfectamente su órbita y a partir de los datos obtenidos de la
Voyager 2, lanzada en 1977, se amplió su conocimiento aún más.
Uno mira al cielo en una noche estrellada y el objeto que más llama
la atención a simple vista es la Luna, es una esfera casi perfecta, llena de
cráteres y con un ligero tono amarillo cuando se encuentra en el horizonte
¿Los satélites naturales de todos los planetas son iguales? No, además de
los redondos, también los hay totalmente amorfos, cacahuates con cáscara
que orbitan mundos silenciosos y fríos como Deimos, satélite de Marte. Tritón
es el único satélite redondo de los 14 que actualmente se sabe que posee
Neptuno. Una esfera gigantesca de 2,706 km de diámetro –más grande que
Plutón–, formada en su interior de roca (75%) y con manto de hielo (25%).
Se sabe que en la superficie hay diferentes tipos de hielo: de nitrógeno,
seco –de CO2–, de monóxido de carbono, de amoniaco y de agua. La
superficie de Tritón es un tanto rara pues por las distintas densidades de
los diferentes hielos tiene una apariencia de cáscara de melón. Además,
revela que tuvo algunos impactos de asteroides y meteoritos con cráteres
de hasta 500 km de diámetro, y géiseres sorprendentes. Esto habla de
criovulcanismo o de volcanes helados que escupen verticalmente nitrógeno
líquido, polvo o metano hasta ocho kilómetros de altura.
Según la Encyclopedia of the Solar System (ver bibliografía) el
vulcanismo se genera a partir de materiales fundidos en el interior de un
cuerpo planetario que salen al exterior. En los cuerpos muy fríos y ricos en
hielos –como Tritón– este fenómeno se denomina criovulcanismo, ya que
salen expulsados chorros de agua con otros volátiles orgánicos nitrogenados,
tanto por efecto de movimientos de los hielos, como por efecto del calor
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solar ¡por muy increíble que parezca! Esta capacidad de la mezcla de ser
expulsada se debe a que queda atrapada bajo capas de hielo de 100 mm
de grosor, y de compuestos volátiles como amoniaco y metano, que se
desplazan como los glaciares en la Tierra causando las fracturas donde
finalmente hay expulsiones de líquidos y gases.
Este proceso no es único de Tritón, pues también se han observado
erupciones en Io, Ganimedes y Europa –satélites de Júpiter–, Ariel –satélite
de Urano– y Titán –satélite de Saturno–.
Figura 2. Arriba dibujo artístico donde se observan géiseres y criovulcanismo. Tomada de
http://espacioprofundo.es/ Abajo Fotografía donde se aprecian manchas negras
correspondientes al criovulcanismo. Voyager 2- NASA.
Antes de la exploración robótica espacial, los científicos planetarios creían
que los planetas gaseosos y más alejados del Sol y la Tierra eran mundos
silenciosos, quietos, casi estáticos, ya que la cantidad de energía que éstos
reciben del astro rey es muy baja y por ende la actividad planetaria –sea la
que sea–, sería prácticamente nula. Cuando la Voyager 2 descubrió la
actividad volcánica de Tritón, también pudo determinar la composición de la
atmósfera del satélite: 99.9% de nitrógeno; sin embargo, en ella existen
pequeñas cantidades de hidrocarburos y metano. Pero esta atmósfera no se
parece en nada a la de Neptuno, la cual posee vientos y tormentas de
hasta 2000 km/h. Su atmósfera es extremadamente delgada en comparación
con la de la Tierra –70 000 veces menor–, sin embargo la Voyager 2 pudo
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observar algunas nubes de nitrógeno en sus helados polos. Algo que en
definitiva dejó boquiabiertos a los científicos planetarios, fue la temperatura
en la superficie del satélite, -235°C, ¡la más baja registrada en el Sistema
Solar!, más frío aún que Plutón.
Tritón el rebelde
Además de todas estas características extremas, debemos sumar un par
más; su órbita es retrógrada, esto quiere decir que la trayectoria que sigue
Tritón es de derecha a izquierda (en el sentido contrario a de las manecillas
del reloj), y su eje de rotación se encuentra bastante inclinado ya que tiene
157° en relación al eje de Neptuno y 130° respecto a la órbita de Neptuno,
exponiendo un polo al Sol y provocando un invierno con una duración de
82 años. Este comportamiento es único en el Sistema Solar y existen diversas
teorías que tratan de explicarlo.
Figura 3. Esquema de la rotación retrógrada de Tritón y su inclinación con respecto a
Neptuno. Tomada de http://red-estelar.webcindario.com/images/016p.jpg
Los cuerpos con órbitas retrógradas en el Sistema Solar son pequeños y
amorfos, suelen ser asteroides que fueron capturados por la fuerza de
gravedad de los planetas y que, en comparación con Tritón, no tienen forma
esférica ni el tamaño que éste posee, por ejemplo Febe, un pequeño satélite
de Saturno. Estos cuerpos no pudieron haberse formado de la misma manera
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que los planetas, sino que tuvieron que venir de otro lugar, en específico
de la región denominada cinturón de Kuiper, un grupo de pequeños cuerpos
helados a 55 Unidades Astronómicas (UA) del Sol (una UA es la distancia
media entre la Tierra y el Sol) que se encuentran más allá de la órbita de
Neptuno. Se cree que ahí se conservan rocas y asteroides de hace 4,500
millones de años, cuando se formó el Sistema Solar (ver “Quoaoar” en
Cienciorama)
Figura 4. Esquema donde se aprecia la escala de Neptuno y Tritón, haciendo énfasis en el
cinturón de Kuiper. Dibujo de Silvia Zenteno.
Otra teoría propone que Tritón seguía un curso hacia el Sol y al pasar cerca
de Neptuno, chocó con un protosatélite que ya se encontraba en órbita,
quedando atrapado en la órbita del planeta.
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Figura 6. Esquema de la teoría donde Tritón proveniente del cinturón de Kuiper, colisiona
con un protosatélite preexistente en la órbita de Neptuno y finalmente se queda orbitándolo.
Dibujo de Silvia Zenteno.
Una de las ideas más aceptadas sobre el origen de Tritón es que proviene
de la misma región de donde se cree que viene Plutón, con el que comparte
algunas características geológicas, y que fue capturado por la gravedad de
Neptuno, sin embargo, para que esto sucediera habría tenido que bajar su
velocidad de una manera considerable hasta los 4.4 km/seg de la actual.
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Figura 5. Esquema donde Tritón sale del cinturón de Kuiper, acercándose a Neptuno por
su atracción gravitatoria y quedando finalmente atrapado en su órbita. Dibujo de Silvia
Zenteno.
Los planetas o en este caso satélites grandes y redondos, al igual que las
estrellas, pueden formar mini sistemas binarios con otros cuerpos; es decir,
girar uno alrededor del otro y viceversa, como en un baile planetario. Estos
cuerpos pueden ser muy susceptibles a cualquier perturbación en la fuerza
de atracción y finalmente pueden colisionar entre sí.
Una teoría sugiere que cuando Tritón pasó con su compañero de baile
cerca de Neptuno, colisionó con su contraparte binaria y los restos fueron
capturados por la fuerza gravitatoria de Neptuno, quedando un solo cuerpo:
Tritón. Incluso se ha propuesto un choque entre Tritón con el mismo Neptuno,
algo parecido a lo que se piensa sucedió aquí con la Tierra y la Luna, pero
a diferencia de esta última, que frena a la Tierra, se sabe que Tritón acelera
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a Neptuno y finalmente colisionará con éste… ¡pero tranquilos! esto se
calcula que suceda en unos 3,600 millones de años.
Figura 5. Esquema de la teoría binaria. Dos protosatélites se acercan por efecto gravitatorio
a Neptuno y finalmente colisionan, después por acreción se forma Tritón. Esquema de la
teoría de colisión y captura. Tritón proveniente del cinturón de Kuiper, colisiona de manera
inclinada con Neptuno, los restos planetarios y del satélite forman por acreción al nuevo
Tritón. Dibujo de Silvia
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Colofón
Nuestro Sistema Solar y el universo en general han sido motivo de
pensamientos profundos, de preguntas existenciales, han inspirado a grandes
personajes de la historia de la humanidad y marcado el rumbo de grandes
civilizaciones. En los últimos 70 años se ha desarrollado la tecnología
aeroespacial, en algunos casos y por desgracia, como consecuencia de las
guerras, sin embargo estos avances nos han permitido observar mundos que
no teníamos idea de cómo eran, solo podíamos imaginarlos. Sin duda las
décadas de 1960 y 1970 fueron el inicio de una era de naves que abrieron
brecha en la exploración del Sistema Solar, en específico, las Voyager que
además de llevar al espacio profundo evidencias de que alguna vez existimos
como especie, observaron por primera vez la gran mancha roja de Júpiter,
el color azul intenso de Urano, los anillos incompletos de Neptuno y se
obtuvieron fotografías del satélite más rebelde y frío de nuestra vecindad:
Tritón.
Bibliografía especializada
http://solarsystem.nasa.gov/planets/triton/indepth
http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/indepth
Agnor, C. B. y Hamliton, D. P., “Neptune´s capture of its moon Triton in a binary-
planet gravitational encounter”, Nature 2006.
Porco C. C. et al, “Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus”, Science2006.
Spohn, T., Breuer, D. y Johnson, T. V.,, Encyclopedia of the Solar System, 3a edición,
EUA, 2014.
William Lassell, “Physical observations on Neptune”, Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society 7 (10): 167-168. (11 de diciembre de 1846).
Bibliografía no especializada
Mendoza T. M., “Quaoar”, Cienciorama, 2004.
Zenil C. H., “Las Leyes de Kepler, una danza celestial”, Cienciorama, 2007.
Agradecimientos
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Al Dr. Alberto Carramiñana, investigador del INAOE, por sus pertinentes
sugerencias a este artículo.