Le maggiori lune del nostro sistema solare potrebbero contenere alcuni oggetti candidati ad avere potenzialmente… lune orbitanti proprie. Se molte di queste lune fossero situate in luoghi diversi, gli astronomi le definirebbero pianeti. In base alla loro posizione, i sette più grandi non-piani del Sistema Solare sono tutti lune.
Emily Lakdawalla, via http://www.planetary.org/multimedia/space-images/charts/the-not-planets.html. La Luna: Gari Arrillaga. Altri dati: NASA/JPL/JHUAPL/SwRI/UCLA/MPS/IDA. Elaborazione di Ted Stryk, Gordan Ugarkovic, Emily Lakdawalla e Jason Perry
Astronomicamente, i corpi del sistema solare devono soddisfare tre criteri per ottenere il tanto decantato status di pianeta:
- Gravitazionalmente si tirano in una forma sferoidale, dove ottengono l’equilibrio idrostatico,
- Orbitano intorno al Sole in un’ellisse e nessun altro corpo genitore più piccolo,
- e liberano la loro orbita da qualsiasi oggetto sostanzialmente ammassato.
Gli otto pianeti del nostro sistema solare e il nostro Sole, in scala di dimensioni ma non in termini di distanze orbitali… Si noti che questi sono gli unici otto oggetti che soddisfano tutti e tre i criteri planetari come stabilito dalla IAU.
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Nel nostro sistema solare, solo otto mondi fanno il taglio dato questi criteri. I quattro pianeti rocciosi (Mercurio, Venere, Terra, Marte) e i quattro giganti gassosi (Giove, Saturno, Urano, Nettuno) sono gli unici che possono essere chiamati pianeti secondo queste definizioni. Tutto il resto, non importa quanto grande o massiccio, fallisce su uno degli ultimi due criteri.
Se si giudica se un oggetto è un pianeta o meno secondo i criteri della IAU, questo soddisfa i pianeti nel… nostro sistema solare, ma nessun altro. Tuttavia, guardando la massa di un mondo lontano, i parametri orbitali e l’età del sistema solare, è possibile riprodurre la definizione della IAU per il 99+% dei mondi che conosciamo.
Margot (2015), via http://arxiv.org/abs/1507.06300
Un semplice rapporto massa-distanza potrebbe estendere questa definizione anche ad altri sistemi solari, trasformando l’attuale definizione della IAU in una universale che definisce “pianeti” anche per i sistemi esoplanetari.
Anche se non è ancora universalmente accettata, questa chiara relazione mostra che la definizione della IAU non è semplicemente arbitraria, ma ha un meccanismo fisico sottostante che potrebbe rendere conto di tale schema di classificazione.
Densità di vari corpi nel sistema solare. Si noti la relazione tra la densità e la distanza… dal Sole, la somiglianza di Tritone con Plutone, e come anche i satelliti di Giove, da Io a Callisto, variano così tremendamente in densità.
Karim Khaidarov
Ma essere un pianeta, per definizione, non è tutto. Molti dei non-piani, anche nel nostro sistema solare, sono affascinanti di per sé. Ecco i 10 più grandi che abbiamo, insieme a ciò che li rende così interessanti.
Questa immagine a colori naturali dell’emisfero anti Giove di Ganimede viene dalla sonda Galileo. Ha acqua-ghiaccio ai suoi poli fino a circa 40° di latitudine, e una sottile atmosfera di atomi di ossigeno e idrogeno, probabilmente fatta dai ghiacci vaporizzati. Un oceano sotterraneo potrebbe contenere più acqua di tutta la Terra messa insieme.
NASA/JPL (modificato da Wikimedia Commons user PlanetUser)
1.) Ganimede: La più grande luna di Giove è il più grande non-pianeta del sistema solare. Con un diametro di 5.268 km (3.271 miglia), è l’8% più grande del pianeta Mercurio, anche se ha meno della metà della massa del pianeta più interno del nostro sistema solare, essendo fatto principalmente di ghiacci e minerali silicati. Con solo il 45% della massa di Mercurio, ha una densità simile a quella di un asteroide piuttosto che una densità paragonabile a quella dei pianeti terrestri.
Ha comunque un nucleo di ferro che genera un proprio campo magnetico, che domina molto vicino alla superficie anche sull’enorme campo magnetico del vicino pianeta madre Giove. Le osservazioni suggeriscono che ha un oceano sotterraneo sotto la superficie, forse contenente ancora più acqua di quella che possiede il pianeta Terra. La sua atmosfera è quasi inesistente: 100 miliardi di volte più sottile di quella terrestre, fatta quasi esclusivamente di composti di ossigeno e idrogeno derivanti da ghiacci vaporizzati.
In questa immagine di Titano, la foschia di metano e l’atmosfera è mostrata in un blu quasi trasparente, con… le caratteristiche della superficie sotto le nuvole visualizzate. Per costruire questa vista è stato usato un composto di luce ultravioletta, ottica e infrarossa.
NASA/JPL/Space Science Institute
2.) Titano: L’enorme satellite di Saturno dà del filo da torcere a Ganimede come il più grande non-pianeta di tutti. Titano supera anche Mercurio in dimensioni, ma ha poco altro in comune con Ganimede, praticamente privo di aria. L’atmosfera di Titano è la più ricca di qualsiasi luna del sistema solare, con una pressione atmosferica sulla sua superficie superiore a quella della Terra. Si formano nuvole stagionali e modelli meteorologici ai suoi poli, sopra le foschie di metano che dominano la sua atmosfera.
La pressione superficiale permette la presenza di liquidi, soprattutto metano. Il lander Huygens ha scoperto laghi di metano e persino cascate sulla superficie di Titano, mentre l’imager infrarosso di Cassini è stato in grado di mappare la superficie di Titano attraverso le nuvole. Per molti versi, di tutte le lune che conosciamo, è quella più simile agli altri pianeti rocciosi del sistema solare.
Cicatrici luminose su una superficie più scura testimoniano una lunga storia di impatti sulla luna di Giove Callisto in… questa immagine di Callisto dalla sonda Galileo della NASA. T
NASA/JPL/DLR(Centro Aerospaziale Tedesco)
3.) Callisto: La luna più antica e con più crateri del sistema solare, Callisto, delle dimensioni di Mercurio, è la luna più grande che mostra pochissime proprietà di ciò che chiameremmo “differenziazione” tra i suoi strati. La più lontana delle quattro lune galileiane intorno a Giove, Callisto riceve pochissimo riscaldamento mareale a questa grande distanza, e non è bloccata nelle stesse orbite risonanti di Io, Europa e Ganimede. Ha la più bassa densità e gravità superficiale di tutti i satelliti galileiani.
Anche se è bloccato da Giove, con la stessa faccia sempre rivolta verso il suo genitore gioviano, la sua superficie sembra essere estremamente vecchia. È il mondo più pesantemente craterizzato conosciuto nel sistema solare, si pensa che abbia la superficie più antica di tutti. Di tutte le grandi lune che conosciamo, Callisto mostra le più piccole differenze di composizione tra nucleo, mantello e crosta, probabilmente a causa della sua formazione per accrescimento lento ad una distanza così grande (e con così poco riscaldamento mareale) da Giove.
Il satellite galileiano più interno di Giove, Io, è multicolore per lo zolfo, i ghiacci e l’attività vulcanica. La sua mancanza di crateri indica una riemersione quasi costante, dandogli la superficie più giovane di qualsiasi oggetto conosciuto nel sistema solare.
NASA/JPL/Università dell’Arizona
4.) Io: Il mondo vulcanico di Giove è costantemente lacerato dalle maree, riemergendo attraverso il suo interno di lava fusa. In molti modi, Io è il contrappunto di Callisto, mostrando come può essere una grande luna con una straordinaria quantità di riscaldamento di marea da orbitare troppo vicino a un gigante gassoso. Io mostra:
- un totale di più di 400 vulcani attivi, che lo rendono l’oggetto geologicamente più attivo di tutti,
- pompe di zolfo e anidride solforosa che salgono fino a 500 km (300 miglia) sopra la sua superficie,
- e più di 100 montagne, molte più alte del Monte Terra. Everest, a causa di eventi di sollevamento all’interno di Io.
Io non ha praticamente crateri, in quanto è costantemente riemerso, e molte regioni con lava fusa visibile in qualsiasi momento. Io è il mondo più povero di acqua/ghiaccio dell’intero Sistema Solare, composto principalmente da roccia silicatica con un nucleo ricco di metalli.
I maria – o mari – della superficie della Luna visibili sul sito vicino. Il mare della tranquillità (Mare… Tranquillitas) fu il luogo dell’atterraggio dell’Apollo 11. La nostra luna si è probabilmente formata da un gigantesco impatto decine di milioni di anni dopo la formazione degli altri pianeti, e rende la nostra luna l’unico grande satellite di un pianeta terrestre conosciuto fino ad oggi.
NASA/GSFC/Arizona State University, annotazioni da Stardate / The University of Texas McDonald Observatory
5.) Luna: L’unico satellite di un mondo roccioso in questa lista, la nostra Luna potrebbe essere l’oggetto grande più giovane del sistema solare. Secondo le nostre migliori teorie, la Luna della Terra si è formata da un antico impatto gigantesco avvenuto circa 50 milioni di anni dopo la formazione degli altri pianeti e dei loro satelliti, con i detriti che si sono fusi nel compagno della Terra che conosciamo oggi.
Come tutte le altre lune di questa lista, la nostra Luna è bloccata tidalmente al suo pianeta madre, con lo stesso lato sempre rivolto al nostro mondo. Ha una sua fonte di calore interna: principalmente dal decadimento di elementi radioattivi. La composizione della Luna è molto simile a quella delle rocce terrestri, il che la rende unica tra tutti i grandi oggetti non planetari del sistema solare.
Europa, una delle più grandi lune del sistema solare, orbita attorno a Giove. Sotto la sua superficie ghiacciata, un… oceano di acqua liquida è riscaldato dalle forze di marea di Giove.
NASA, JPL-Caltech, SETI Institute, Cynthia Phillips, Marty Valenti
6.) Europa: La più piccola e più ospitale delle quattro grandi lune di Giove, Europa è coperta di acqua-ghiaccio con un oceano liquido sotto la superficie. Simile a Ganimede, Europa ha un’atmosfera molto sottile fatta principalmente di ossigeno, dovuta alla sublimazione dei ghiacci volatili sulla sua superficie. A differenza delle altre lune di questa lista, tuttavia, la superficie ghiacciata di Europa e il suo grande volume ne fanno l’oggetto più liscio del sistema solare, nonostante il suo aspetto striato.
Il calore della flessione di marea, indotta dall’attrazione gravitazionale di Giove, si pensa che faccia sì che l’oceano sotterraneo rimanga liquido, portando il ghiaccio a muoversi in modo simile alla tettonica a placche. Con le sostanze chimiche di superficie che vengono attivamente trasportate nell’oceano sotterraneo sottostante, più il riscaldamento idrotermale da sotto, gli oceani di Europa possono potenzialmente ospitare vita extraterrestre. I pennacchi criovulcanici, simili a quelli di Encelado di Saturno, sono stati rilevati per la prima volta nel 2013.
Mosaico globale a colori di Tritone, ripreso nel 1989 dalla Voyager 2 durante il suo flyby del sistema di Nettuno…. Il colore è stato sintetizzato combinando immagini ad alta risoluzione prese attraverso filtri arancioni, viola e ultravioletti; queste immagini sono state visualizzate come immagini rosse, verdi e blu e combinate per creare questa versione a colori. Il colore rossastro vicino al polo si pensa sia un risultato della luce ultravioletta che reagisce con il metano, simile a quello che è stato visto più recentemente su Plutone, indicando un’origine simile.
NASA / JPL / USGS
7.) Tritone: La più grande luna di Nettuno era una volta il più grande oggetto della fascia di Kuiper del sistema solare, ma è stato catturato gravitazionalmente molto tempo fa. Orbitando vicino ad una distanza media di soli 355.000 km, sia gli anelli che le lune non si trovano da nessuna parte intorno a Nettuno finché non si raggiunge una distanza più di 15 volte maggiore. Tritone, durante la sua cattura, deve aver ripulito un’enorme frazione del sistema nettuniano!
Orbitando in modo retrogrado (in senso antiorario, invece che orario), Tritone è l’unica grande luna a mostrare questa caratteristica, ulteriore prova della sua natura catturata. È un mondo attivo che riemerge nel tempo, con geyser in eruzione, un’atmosfera sottile, simile a quella di Plutone, e coperto da un mix di ghiacci di azoto, acqua e anidride carbonica. I suoi criovulcani che emettono fumo indicano un oceano sotterraneo e un’attività in corso.
Tritone costituisce il 99,5% della massa in orbita attorno a Nettuno: il rapporto più grande di qualsiasi sistema pianeta-luna con più di un satellite naturale.
Plutone e la sua luna Caronte; immagine composta cucita insieme da molte immagini New Horizons. Plutone è … l’ottavo più grande non-pianeta nel nostro sistema solare; Caronte si colloca al numero 17.
NASA / New Horizons / LORRI
8.) Plutone: Infine, arriviamo all’ex pianeta preferito da tutti, e la prima non-luna della nostra lista. Più piccolo e meno massiccio di gran lunga di Tritone, e meno della metà del diametro di Mercurio, il sistema plutoniano è il primo della fascia di Kuiper ad essere ripreso da vicino. Il suo grande satellite naturale, Caronte, si è probabilmente formato da un gigantesco impatto, insieme alle altre quattro lune: Stige, Nix, Kerberos e Idra.
Caronte, in particolare, è così grande da rendere il sistema plutoniano un sistema binario, dove il centro di massa del sistema si trova al di fuori di Plutone stesso. Anche la sua storia geologica indica un mondo attivo, poiché le gigantesche montagne di ghiaccio, le nevi, le valli e le pianure in sublimazione mostrano un mondo ghiacciato in movimento. Insieme a molti mondi di questa lista, Plutone ha probabilmente un oceano liquido sotto la superficie, sollevando più domande sulla biochimica e sugli elementi organici che risposte.
Eris è a malapena visibile anche con il più potente dei telescopi, poiché la sua estrema distanza dal… Sole, anche con il suo colore bianco e le grandi dimensioni, lo rende impossibile da risolvere con la tecnologia attuale. Tutto ciò che sappiamo su di esso hanno dovuto venire da tecniche di misurazione molto intelligente, insieme con un po’ di serendipity.
Wikimedia Commons utente Litefantastic
9.) Eris: Grande quasi quanto Plutone ma più massiccio, la posizione attuale di Eris, vicino all’afelio della sua orbita, lo pone a circa tre volte la distanza Sole-Plutone. Fino al mese scorso, Eris era, ad eccezione di alcune comete di lungo periodo, l’oggetto più distante conosciuto nel sistema solare. Un’occultazione di una stella da parte di Eris nel 2010 ci ha permesso di misurare le sue dimensioni a 2.326 km: solo il 2% più piccolo del diametro di Plutone di 2.372 km.
A parte la sua massa, le dimensioni e il periodo orbitale, si sa molto poco di Eris a causa della sua enorme distanza. Ha almeno un satellite naturale: Dysnomia, ha un colore più bianco di Tritone o Plutone, contiene ghiacci in superficie e una sottile atmosfera simile a quella di questi due mondi, e impiega 558 anni per completare un’orbita intorno al Sole. Se lanciassimo una missione fly-by su Eris nel 2032, un’assistenza gravitazionale da Giove potrebbe portarci una sonda in soli 24,7 anni.
Questo composito a colori ad alta risoluzione di Titania è stato fatto dalle immagini della Voyager 2 scattate il 24 gennaio 1986,… mentre la sonda si avvicinava al massimo a Urano. La fotocamera ad angolo stretto della Voyager ha acquisito questa immagine di Titania, una delle grandi lune di Urano, attraverso i filtri viola e chiaro. Il veicolo spaziale era a circa 500.000 chilometri (300.000 miglia) di distanza.
NASA / Voyager 2
10.) Titania: Solo scendendo fino al decimo più grande non-pianeta del sistema solare possiamo finalmente arrivare a una delle lune di Urano, di cui Titania è la più grande. Significativamente più piccola di Eris, Titania ha un diametro inferiore ai 1.600 km e consiste di quantità approssimativamente uguali di ghiaccio e roccia. Potrebbe esserci un sottile strato di acqua liquida al confine tra il nucleo e la lunetta di questo mondo, e mostra un cratere moderato che indica un evento di riemersione relativamente presto nella sua storia, dopo che la maggior parte degli impatti che hanno colpito le altre lune vicine si erano già verificati.
Sulla superficie di Titania ci sono sia ghiaccio d’acqua che di anidride carbonica, il che potrebbe indicare un’atmosfera molto sottile e tenue di anidride carbonica. Le occultazioni di una stella non sono riuscite a rivelare alcuna atmosfera, tuttavia; se ne esiste una, ci vorrebbero probabilmente circa dieci trilioni di esse per eguagliare la pressione sulla superficie della Terra. È stato studiato da vicino solo una volta: dalla Voyager 2 nel 1986.
Quando si classificano tutte le lune, i piccoli pianeti e i pianeti nani del nostro sistema solare, si può vedere che… molti dei più grandi oggetti non planetari sono lune, e alcuni sono oggetti della fascia di Kuiper. Non è fino a quando si arriva fino a Sedna o Cerere che troviamo un mondo che non rientra in una di queste due categorie.
Montaggio di Emily Lakdawalla. Dati della NASA / JPL, JHUAPL/SwRI, SSI, e UCLA / MPS / DLR / IDA, elaborati da Gordan Ugarkovic, Ted Stryk, Bjorn Jonsson, Roman Tkachenko, e Emily Lakdawalla
Gli oggetti successivi più grandi della lista includono altre lune di Saturno (come Rhea e Iapeto) e Urano (per esempio, Oberon), seguiti dagli altri pianeti nani della fascia di Kuiper e dalla luna gigante di Plutone, Caronte. Se l’idea che ci sia un grande oggetto a circa ~ 200 AU di distanza, chiamato provvisoriamente “Pianeta Nove” o “Pianeta X” si rivelasse corretta, potrebbe far scendere di un gradino tutti gli oggetti di questa lista, o potrebbe addirittura essere classificato come un pianeta esso stesso.
Molti degli oggetti che attualmente riteniamo avere una certa importanza nel sistema solare, come Cerere, il più grande asteroide (al numero 25), o Sedna, un possibile oggetto della nube di Oort (al numero 23), non arrivano neanche lontanamente a sfondare la top 10. C’è così tanto da imparare osservando ciò che ci circonda e dove si trova. Piuttosto che discutere sulla classificazione, dovremmo apprezzare il nostro cortile cosmico esattamente per quello che è, e tutte le ricchezze in esso contenute.