La Tierra, nuestro planeta, tiene un único satélite natural. Esta obviedad, que a veces queda en un segundo plano por la llegada de pequeños “satélites” temporales, es algo más que una mera curiosidad. Si echamos un vistazo a los planetas interiores -Mercurio, Venus, la Tierra y Marte- dos de ellos carecen de satélites y Marte tiene dos cuya diferencia de tamaños con el planeta es de alrededor de 2,5 órdenes de magnitud menores, tan pequeños en comparación con el planeta que no fueron descubiertos hasta la segunda mitad del siglo XIX.
Sin embargo, si nos fijamos en los planetas exteriores -Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno- estos cuentan con un extraordinario rebaño de satélites, lo que nos lleva a hacernos la siguiente pregunta, ¿Por qué los gigantes gaseosos y de hielo tienen tantos satélites, pero no pasa lo mismo con los planetas terrestres? ¿Es más difícil la formación de satélites alrededor de planetas pequeños? ¿O quizás, si se forman, van perdiéndose a lo largo del tiempo a causa de distintos procesos?
Existen tres grandes mecanismos que dan origen a los satélites: acreción, captura y grandes impactos. En el caso de la acreción, los satélites se forman a partir del material que queda “sobrante” tras la formación de un planeta. Es parecido a como los planetas se forman alrededor de las estrellas, solo que en este caso ocurre alrededor de un planeta. Muy probablemente este fue el proceso dominante en los gigantes gaseosos y de hielo de nuestro Sistema Solar.
El mecanismo de captura de un satélite ocurre cuando un objeto, a veces un asteroide -en sensu lato– o un sistema binario es atrapado por el campo gravitatorio de un planeta, como podría ser el caso de Tritón, el satélite de Neptuno o incluso los dos satélites de Marte, Fobos y Deimos.
También se pueden formar satélites a partir de grandes impactos, cuando dos cuerpos colisionan y se expulsa una gran cantidad de materia a la órbita de uno de estos. Lentamente todos esos materiales pueden ir coalesciendo formando uno o varios satélites. Esta es la teoría dominante desde hace décadas sobre la formación de nuestra Luna.
Pero un nuevo estudio publicado por Williams et al. (2024) en The Planetary Science Journal propone una nueva alternativa: La captura por intercambio binario, un proceso por el cual un planeta puede capturar uno de los cuerpos de un sistema binario, parejas de objetos que orbitan uno alrededor del otro.
Los sistemas binarios son un fenómeno común en el universo: Parejas de objetos que están unidos gravitatoriamente el uno al otro. Los vemos en la población de asteroides, e incluso en el cinturón de Kuiper donde, por ejemplo, el sistema formado por Plutón y Caronte podría ser considerado como binario ya que el centro de gravedad del sistema no cae dentro de Plutón.
Pero, ¿qué novedad propone realmente este artículo? El mecanismo de captura por intercambio binario sugiere que si tuviésemos un encuentro cercano con un sistema binario -valga la redundancia-, las interacciones gravitatorias entre los tres cuerpos podrían romper el vínculo de los que forman el sistema binario pudiendo uno de ellos entrar en órbita alrededor del otro planeta.
Para llegar a esta conclusión, los científicos han realizado una serie de simulaciones en las cuales ocurren distintos encuentros entre un planeta del tamaño de la Tierra y distintos sistemas binarios con el objetivo de observar si estos encuentros son capaces por sí solos de dejar un satélite del tamaño de nuestra Luna alrededor de un planeta como la Tierra.
Los resultados hablan por sí solos, ya que satélites de entre 0.01 y 0.1 veces la masa de la Tierra (es decir, de la masa de la Luna y más pequeños) podrían ser capturados por un planeta como el nuestro bajo unas condiciones adecuadas. De hecho, un encuentro lento y más directo entre el sistema binario y el planeta incrementaría las posibilidades del intercambio.
Pero a esta teoría le surge un problema: La órbita del nuevo satélite tiene que ser estable para mantenerse durante miles de millones de años y no acabar colisionando con el planeta. Y en el caso de nuestra Luna, también es importante explicar cómo puede haber conseguido tener una órbita tan circular, ya que la órbita resultante de la captura sería muy excéntrica.
Las interacciones gravitatorias y en especial las fuerzas de marea -las mismas que provocan las mareas en nuestros océanos- podrían hacer que este satélite capturado adquiriese una órbita cada vez más circular y volviéndola estable durante miles de millones de años.
Obviamente hay muchos puntos que solucionar en esta teoría: para capturar un satélite de esta manera tuvo que existir un sistema binario en las proximidades de la Tierra y encontrarnos con una geometría y velocidad muy concretas. Pero independientemente de nuestro caso, Tritón, el satélite de Neptuno, podría ser uno de esos satélites capturados mediante este proceso.
Todavía quedan muchas páginas por escribir sobre la formación de nuestra Luna y de todos los satélites del Sistema Solar, así que este nuevo mecanismo añade un nuevo proceso que complementa a las otras teorías sobre como se forman los satélites de los planetas y al mismo tiempo arroja algo de luz a como podrían haber sido esas primeras etapas caóticas de la formación de nuestro sistema planetario.
¿Vendrá esta nueva teoría para quedarse o nos servirá para explicar el origen de otros satélites de nuestro Sistema Solar y más allá? El tiempo lo dirá, pero sin duda, nos ayudará a comprender mejor la dinámica de nuestro Sistema Solar, especialmente en sus primeras etapas tras la formación planetaria.
Referencias:
Williams, Darren M, and Michael E Zugger (2024) Forming Massive Terrestrial Satellites through Binary-Exchange Capture. The Planetary Science Journal, vol. 5, no. 9, 1 Sept. 2024, pp. 208–208, doi: 10.3847/psj/ad5a9a
Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.
