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Un nuovo studio suggerisce che la luna più grande di Saturno, Titano, si sia formata da una collisione tra due lune più antiche e che questo evento potrebbe essere collegato anche alla formazione degli iconici anelli di Saturno.
Ricerche recenti suggeriscono che gli anelli luminosi di Saturno e la sua luna più grande, Titano, potrebbero entrambi essere nati da collisioni tra le sue lune. Mentre la missione di 13 anni di Cassini ampliò la nostra comprensione di Saturno, le scoperte dei suoi giovani anelli e l’orbita in rapido cambiamento di Titano sollevarono nuove domande.
Ora, uno studio guidato dallo scienziato dell’Istituto SETI Matija Ćuk propone una spiegazione che collega la formazione delle lune e degli anelli, incentrandosi sulla possibilità che Titano sia il prodotto di una fusione lunare.
Verso la fine della missione, Cassini ha misurato la distribuzione interna della massa di Saturno, che regola il lento oscillazione dell’asse di rotazione del pianeta, o precessione.
Per decenni, gli scienziati hanno pensato che il periodo di precessione di Saturno corrispondesse a quello di Nettuno, permettendo alle interazioni gravitazionali dei due pianeti di inclinare gradualmente Saturno e permetterci di vedere chiaramente i suoi anelli.
La traiettoria finale di Cassini ha mostrato che la massa di Saturno è leggermente più concentrata al suo centro del previsto, modificando il suo tasso di precessione in modo che non corrisponda più a quella di Nettuno.
Per spiegare questo, ricercatori del MIT e dell’UC Berkeley hanno proposto che Saturno abbia avuto una luna in più, che è stata espulsa dopo un incontro ravvicinato con Titano e si è rotta formando gli anelli.
Lo studio guidato dall’Istituto SETI ha utilizzato simulazioni al computer per determinare se una luna in più potesse avvicinarsi abbastanza a Saturno da formare anelli.
L’esito più probabile era una collisione della luna extra con Titano. La piccola luna deforme e in continuo roteto di Saturno, Iperione, ha la sua orbita bloccata con quella di Titano.
“Iperione, la più piccola tra le lune maggiori di Saturno, ci ha fornito l’indizio più importante sulla storia del sistema,” ha detto Ćuk.
“Nelle simulazioni in cui la luna extra diventava instabile, Hyperion veniva spesso persa e sopravviveva solo in rari casi. Abbiamo riconosciuto che il blocco Titano-Iperione è relativamente giovane, ha solo qualche centinaio di milioni di anni. Questo risale circa allo stesso periodo in cui la luna extra è scomparsa. Forse Hyperion non sopravvisse a questo sconvolgimento, ma ne fu il risultato. Se la luna extra si fosse fusa con Titano, probabilmente produrrebbe frammenti vicino all’orbita di Titano. È proprio lì che si sarebbe formato Hyperion.”
Questo ha fornito l’indizio più importante. Nelle simulazioni in cui la luna extra diventava instabile, Hyperion veniva spesso perso e sopravvissuto solo in rari casi.
Il team ha riconosciuto che il blocco Titan-Hyperion è relativamente giovane, ha solo poche centinaia di milioni di anni.
Questo risale circa allo stesso periodo in cui la luna extra è scomparsa. Forse Hyperion non sopravvisse a questo sconvolgimento, ma ne fu il risultato. Se la luna extra si fosse fusa con Titano, probabilmente produrrebbe frammenti vicino all’orbita di Titano. È esattamente lì che si sarebbe formato Hyperion.
Questo nuovo modello suggerisce che Titano si sia formato da una fusione tra due lune precedenti: un “Proto-Titano”, quasi grande quanto Titano stesso, e un più piccolo “Proto-Iperione”.
Questa fusione potrebbe spiegare i pochi crateri d’impatto di Titano, che sarebbero stati cancellati nel processo.
L’orbita eccentrica di Titano, ora rapidamente più rotonda, suggerisce una recente perturbazione proveniente da Proto-Iperione.
Prima della fusione, il Proto-Titano potrebbe aver assomigliato a Callisto di Giove, craterizzato e privo di atmosfera. Il team guidato dall’Istituto SETI ha anche scoperto che, prima della sua scomparsa, il Proto-Iperione aveva inclinato l’orbita della lontana luna di Saturno, Giapetto, risolvendo un altro mistero di lunga data.
Se Titano si è formato attraverso una fusione luna-luna, da dove provengono gli anelli di Saturno? I membri del team dell’Istituto SETI hanno proposto oltre dieci anni fa che gli anelli siano detriti provenienti da collisioni tra lune di medie dimensioni più vicine a Saturno.
Questa idea fu poi supportata da simulazioni dell’Università di Edimburgo e del NASA Ames Research Center.
Questi hanno mostrato che la maggior parte dei detriti si sarebbe ricomposta in lune. Una frazione dei detriti si disperserebbe verso l’interno formando anelli.
Per anni si è pensato che questa collisione con la luna interna fosse stata innescata dal Sole, ma nuove ricerche rivelano che sia un ulteriore risultato della fusione con Titano.
L’orbita eccentrica di Titano può destabilizzare le lune interne quando i loro periodi sono una frazione di quelli di Titano—una situazione nota come risonanza orbitale, in cui le orbite si allineano e l’influenza gravitazionale aumenta.
Sebbene improbabile per caso, l’orbita in espansione di Titano a volte crea questi rapporti. Il risultato per le lune più piccole colpite potrebbe essere catastrofico: le loro orbite si allungano, portandole verso collisioni con le vicine.
Sebbene il momento di questo secondo cataclisma non sia chiaro, deve essere avvenuto dopo la fusione di Titano, coerente con l’età stimata degli anelli di circa 100 milioni di anni.
La missione Dragonfly della NASA, arrivata su Titano nel 2034, potrebbe mettere alla prova questa ipotesi. L’ottocottero a propulsione nucleare analizzerà la geologia e la chimica della superficie.
Dragonfly potrebbe rivelare prove che Titano sia stato il risultato di una collisione massiccia con la luna mezzo miliardo di anni fa, suggerendo che la luna di Saturno sia stata plasmata dalla violenza.
Questo studio è stato accettato per la pubblicazione sul Planetary Science Journal e il preprint è disponibile su arXiv: https://arxiv.org/abs/2602.09281.
