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Come creare una luna di Nettuno: Colpisci un'altra luna DAVVERO difficile.

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Nettuno è il pianeta maggiore più lontano dal Sole e difficile da studiare. Anche se è grande, circa 50.000 chilometri di diametro, è così lontano che possono mancare i dettagli. Diamine, anche andare lì, come abbiamo fatto con Voyager 2 nel 1989, non ha risolto tutti i suoi misteri.

Ma ha fornito indizi per un grande mistero che è emerso in seguito: qual è il problema con la piccola luna di Nettuno, l'ippocampo?

è una minuscola luna, larga appena 35 km, ed è stata scoperta per caso! Come gli altri tre grandi pianeti del sistema solare esterno, Nettuno ha gli anelli , o più precisamente archi ad anello, come pezzi di anelli. Nel 2013, l'astronomo Mark Showalter stava cercando tali archi nelle immagini di Hubble scattate a metà degli anni 2000 e ha utilizzato un software intelligente che ha rimappato le immagini in modo che gli archi in rapido movimento apparissero fermi, in modo che potessero essere facilmente confrontati in immagini diverse.



Solo perché ha deciso di applicare lo stesso software agli oggetti fuori da gli anelli, orbitando più lentamente, e Hippocamp spuntò nelle immagini. È una bella storia, di cui scrissi all'epoca.

Immagine Hubble di Nettuno (dal 2009) inserita in scala con un'immagine delle sue lune e anelli molto più deboli. Crediti: NASA, ESA e M. Showalter (Istituto SETI)Ingrandire

Immagine Hubble di Nettuno (dal 2009) inserita in scala con un'immagine delle sue lune e anelli molto più deboli. Credito: NASA, ESA e M. Showalter (Istituto SETI)

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L'ippocampo è così piccolo e fioco che la Voyager non ha nemmeno visto quando ha sorvolato il pianeta gigante 30 anni fa (a dire il vero, la Voyager non stava cercando con attenzione le lune così lontane) e si vede a malapena negli scatti di Hubble. Ma non ci volle molto prima che accadesse qualcosa di veramente strano: quando gli astronomi calcolarono le sue caratteristiche orbitali, scoprirono che la sua orbita si trovava a soli 12.000 km dentro l'orbita di Proteus, una luna molto più grande a forma di patata rotonda di 400 km circa di diametro.

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Questo è un problema, perché il sistema di lune di Nettuno è un disastro, e una volta era molto più disordinato. Una luna che si sta formando dove si trova ora Ippocampo non dovrebbe essere in grado di esistere lì.

Ecco dove le cose si fanno davvero belle : Ippocampo potrebbe essere nato quando una cometa colpì Proteus difficile , e i detriti poi si sono riuniti per formare Hippocamp !

Riportiamo indietro l'orologio, oh, diciamo, di qualche miliardo di anni. Nettuno probabilmente formato con un sistema di lune; la maggior parte dei pianeti lo fa. Ma poi il disastro si è bloccato: un enorme oggetto di ghiaccio e roccia da il sistema solare esterno vagava troppo vicino a Nettuno. In qualche modo - abbondano idee diverse - questo grande corpo è stato catturato in orbita attorno a Nettuno. Ora chiamiamo questo oggetto Tritone, ed è di gran lunga la più grande luna di Nettuno con un diametro di 2.700 km.

Un mosaico della luna di Nettuno Tritone creato dalle immagini di Voyager 2 durante un sorvolo nel 1989. Notare le strisce nere vicino al fondo; prove di eruzioni simili a geyser e vento. Credito: NASA/JPL/USGSIngrandire

Un mosaico della luna di Nettuno Tritone creato dalle immagini di Voyager 2 durante un sorvolo nel 1989. Notare le strisce nere vicino al fondo; prove di eruzioni e vento simili a geyser. Credito: NASA/JPL/USGS

I grandi indizi che Tritone era una luna catturata invece di formarsi insieme a Nettuno è che 1) la sua orbita è inclinata rispetto all'equatore di Nettuno (le grandi lune che si chiudono dovrebbero orbitare allineate con l'equatore del loro pianeta), e b) la sua orbita è retrograda, all'indietro rispetto alle altre lune (e alla rotazione di Nettuno). Le lune che si formano con i loro pianeti dovrebbero avere orbite prograde, muovendosi nella stessa direzione della rotazione del loro pianeta (in generale, quella rotazione è in senso antiorario come si vede guardando in basso da nord). Tritone è così grande che se si è formato con Nettuno deve essersi mosso progrado. Poiché non lo fa, non deve essersi formato con esso, quindi deve essere catturato.

Questo evento ha causato il caos nel sistema Nettuno. L'orbita di Tritone era probabilmente inizialmente molto ellittica e divenne più circolare con il tempo poiché interagiva gravitazionalmente con Nettuno. La fisica è un po' complicata , ma la gravità di Tritone aumenta le maree in Nettuno, e questo fa sì che l'orbita di Tritone si riduca e diventi più circolare nel tempo (di solito le maree fanno sì che le lune si spostino verso l'esterno, ma questo è solo per le lune prograde come la nostra Luna; Tritone è retrogrado quindi la fisica funziona al contrario e si sposta verso l'interno).

Le orbite e le dimensioni delle lune di Nettuno, inclusi i suoi archi di anello. Le orbite di Proteus e Hippocamp sono estremamente vicine. Credito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)Ingrandire

Le orbite e le dimensioni delle lune di Nettuno, inclusi i suoi archi di anello. Le orbite di Proteus e Hippocamp sono estremamente vicine. Credito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

Una volta che Tritone si fosse sistemato, avrebbe gettato nel caos le lune interne di Nettuno. Queste lune erano così disturbate nelle loro orbite che si sarebbero scontrate l'una con l'altra, creando un enorme anello di detriti attorno a Nettuno. Nel corso del tempo si sono fuse in lune più piccole che orbitano attorno a Nettuno, vicine, all'interno degli anelli.

Ma questa storia di distruzione non è ancora finita. Ci sono molti di corpi ghiacciati là fuori oltre Nettuno, in una regione che abbiamo chiamato Cintura di Kuiper, e possono avere un impatto su quelle lune più piccole. È probabile che siano stati colpiti e ricuciti più e più volte da quando si sono formati inizialmente miliardi di anni fa.

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L'unica luna a sopravvivere a questo vortice è stata Proteus. È la più esterna e la più grande delle lune interne. A causa della stessa danza gravitazionale che muove Tritone verso l'interno verso Nettuno, Proteus (essendo progrado) si sta allontanando da Nettuno.

Ma - e questo è il grande ma - Proteus è fuori da l'orbita di Hippocamp ora. Quella migrazione verso l'esterno di Proteus lo avrebbe spostato proprio attraverso l'orbita di Ippocampo, e ciò avrebbe dovuto causare la collisione di Ippocampo con Proteus e la sua distruzione, la caduta in Nettuno e la distruzione, o l'espulsione del tutto dal sistema. Non importa come lo tagli, Hippocamp non dovrebbe essere dov'è! Che ci fa lì?

Gli astronomi che lo studiavano hanno trovato una soluzione: qualche tempo dopo che Tritone è diventato una luna di Nettuno, un oggetto della fascia di Kuiper è arrivato e ha colpito Proteus. Questo ha fatto esplodere un'enorme quantità di detriti e questa roba si è fusa per formare l'ippocampo in orbita attorno a Nettuno all'interno dell'orbita di Proteus. Essendo così piccolo, l'Ippocampo non può migrare verso l'esterno (non solleva maree abbastanza grandi su Nettuno), quindi ha finito per rimanere all'interno dell'orbita di Proteus, ed è così che rimangono le cose oggi.

Devo dire che deve essere stato un impatto diabolico su Proteus che così tanti detriti avrebbero fatto una luna di oltre 30 km di diametro. Lascerebbe un bel cratere...

Un'immagine della luna di Nettuno Proteus, scattata da Voyager 2 nel 1989. L'enorme cratere Pharos può essere visto in alto a destra. Credito: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill

Un'immagine della luna di Nettuno Proteus, scattata da Voyager 2 nel 1989. L'enorme cratere Pharos può essere visto in alto a destra. Credito: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill

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… che pensiamo di vedere! Durante il passaggio del 1989 della Voyager 2, ha scattato un'immagine di Proteus che mostra un mostruoso cratere chiamato Pharos, ed è largo ben 230 km! Se l'impatto fosse stato molto più duro, avrebbe frantumato la luna. Così com'era, i detriti spazzati via sarebbero stati molto impressionanti. Abbastanza grande da formare un'altra luna, in effetti. Ippocampo.

È così fico! Mi piace quando una storia si blocca in questo modo. Tutto funziona in modo logico, anche quando inizia con un fatto strano che non si adatta.

E non posso lasciare questo senza menzionare qualcosa. Da pratiche emanate dall'Unione Astronomica Internazionale , le lune di Nettuno devono essere basate su esseri mitologici greci associati all'acqua oa Poseidone. Tritone era il messaggero del mare (e figlio di Poseidone), per esempio. Proteus era anche figlio di Poseidone in molti miti, ma anche uno che poteva cambiare forma a piacimento (forse legato all'idea che le condizioni del mare possono cambiare molto rapidamente).

Questo sicuramente corrisponde a ciò che sappiamo! Quelle lune hanno cambiato forma molte volte, incluso Proteus, e quest'ultimo certamente lo ha fatto quando si è formato Pharos. È una piccola coincidenza divertente.

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Per inciso, Hippocamp è un mostro marino che è la metà superiore di un cavallo e la metà inferiore di un pesce. È più difficile da adattare alla moderna conoscenza della luna stessa (è troppo piccola per discernere la sua forma anche con Hubble). Ma è ancora pulito.

Trovo tutto questo fantastico. Pensavamo che il sistema solare ora sembra praticamente come è sempre stato, ma negli ultimi anni abbiamo capito che in realtà non è così. Le lune si muovono avanti e indietro, i pianeti migrano verso l'interno e verso l'esterno dal Sole e gli impatti giganti non solo rimodellano questi corpi, ma ne generano di nuovi. È solo durante la nostra breve vita che le cose sembrano stabili. Sulla lunga scala, il sistema solare è dinamico e tempestoso come il mare.



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