¿Por qué las lunas galileanas son tan masivas?

Los científicos proponen que la intromisión de Saturno ayudó a crear las cuatro lunas galileanas gigantes que orbitan alrededor de Júpiter.

La luna joviana Europa, capturada por la nave espacial Galileo de la NASA.
Instituto NASA / JPL / SETI

Júpiter, con sus 67 lunas conocidas, puede verse como un sistema solar en miniatura que gira alrededor del Sol. Cuatro de estas lunas son lo suficientemente grandes como para ser visibles incluso con un telescopio pequeño. Estos llamados satélites galileanos Io, Europa, Ganímedes y Calisto son de tamaño casi planetario.

Pero los científicos no han podido explicar cómo estas lunas se volvieron tan grandes. Ahora, los científicos han realizado un estudio para sugerir que Saturno podría ser el culpable.

Durante los primeros años del sistema solar, un enorme disco giratorio de gas y polvo rodeaba al Sol. El polvo rápidamente se convirtió en pedazos del tamaño de un guijarro, a partir del cual se formaron los planetas y la mayoría de las lunas. Cuando Júpiter se unió, adquirió su propio disco barriendo un hueco en el disco gaseoso alrededor del Sol. Es probable que las lunas galileanas comenzaron a formarse dentro del disco circumplanetario de Júpiter, pero incluso cuando el gigante recolectó gas del disco circunsolar, estaba cortando la brecha que cortaría su disco del material que habría ayudado Construir sus lunas.

Ren Heller (Universidad de Gotinga, Alemania), que no participó en el nuevo estudio, señala que los astrónomos han carecido durante mucho tiempo de un mecanismo para entregar material sólido al disco circumplanetario de Júpiter. "Este aspecto a menudo se ha pasado por alto o simplificado en modelos anteriores para la formación de los satélites galileanos; supusimos que el gas y el polvo estaban allí, de la nada", dice.

Uno de los astrónomos que investigó este impasse es Thomas Ronnet (Laboratorio Astrofísico de Marsella, Francia). Se dio cuenta de que el vecino masivo de Júpiter, Saturno, podría estar involucrado. Cuando los planetas se estaban formando, sus órbitas todavía estaban migrando, lo que resultó en un sistema solar que se veía muy diferente al que vemos ahora, se cree que Saturno en particular estuvo en una órbita mucho más cercana a la de Júpiter. Entonces Saturno podría haber dispersado guijarros que estaban atrapados en el plano medio del disco circunsolar, permitiendo a Júpiter capturarlos.

Simulando una solución

Esta ilustración muestra una gran brecha en el disco de polvo y gas que rodea a una estrella joven. Los planetas gigantes como Júpiter pueden forjar tal brecha a medida que se forman dentro del disco.
ESO

Ronnet recuerda haber luchado por desarrollar esta teoría. "Sabía que podría funcionar, pero no estaba seguro", dice. Para probarlo, Ronnet y sus colegas realizaron simulaciones por computadora, siguiendo las trayectorias de 5, 000 planetesimales, así como Júpiter y Saturno, en el sistema solar temprano. Para ahorrar tiempo de computación, eliminaron cada planetesimal que se acercaba lo suficiente a Júpiter para quedar atrapado en su esfera gravitacional de influencia. También calcularon qué planetesimales pasarían por Júpiter, llegando al cinturón de asteroides.

Inicialmente, a los investigadores les preocupaba que el cinturón de asteroides estropeara la hipótesis de Saturno. "Fue una grata sorpresa encontrar que se implantaron menos planetesimales en el cinturón de asteroides que en el disco circumplanetario de Júpiter", dice Ronnet. Los resultados aparecen en el Astronomical Journal del 3 de mayo.

"Su investigación propone un escenario fascinante que, según los resultados presentados, parece funcionar bastante bien", dice Giacomo Lari (Universidad de Pisa, Italia), que no participó en el estudio.

Las lunas galileanas podrían tener océanos subsuperficiales, lo que podría convertirlos en el próximo mejor lugar en el sistema solar para la vida, y ese podría ser el caso en otros sistemas planetarios también. Pero el nuevo estudio sugiere que se requieren circunstancias particulares para crear mundos como estos: "Nuestro estudio sugiere que los análogos a las lunas galileanas se formarían preferentemente alrededor de planetas gigantes dentro de múltiples sistemas planetarios", dice Ronnet.