Nereida, la tercera luna más grande de Neptuno, podría ser la única superviviente intacta de un antiguo conjunto de lunas destruido al principio de la historia del sistema solar, según un nuevo análisis basado en datos del Telescopio Espacial James Webb.
Neptuno, el octavo y más distante planeta del sol, destaca entre los planetas exteriores de nuestro sistema solar por su extraño grupo de lunas. Los otros gigantes exteriores -Urano, Saturno y Júpiter- tienen todos un conjunto de satélites en líneas generales similar y ordenado, con varias lunas más grandes orbitando en la misma dirección que la rotación del planeta anfitrión.
Pero Neptuno tiene una colección de lunas mucho más pequeña y caótica: Tritón, el mayor satélite de Neptuno, empequeñece a todos los demás y orbita en la dirección opuesta a la rotación de su anfitrión. Es la única luna grande del sistema solar que lo hace.
Los astrónomos sospechan que la razón del comportamiento extraño de Tritón es que no se originó a partir de los restos de la formación de Neptuno, lo que haría que orbitara en la misma dirección que ese planeta. En su lugar, plantean la hipótesis de que Tritón podría haberse originado en el Cinturón de Kuiper, una región en forma de anillo de cuerpos helados en el borde del sistema solar, y haber entrado en el entorno neptuniano hace más de 4.000 millones de años.
Estudios anteriores han sugerido que Tritón pudo haber sido capturado por la gravedad de Neptuno tras un paso cercano y lanzado hacia el interior para estrellarse contra el sistema de satélites primordial de Neptuno.
Si Neptuno sí tuvo un conjunto original de lunas que se pareciera más al de sus vecinos planetarios, la llegada de Tritón -que es apenas más pequeño que nuestra propia luna- habría sembrado el caos, chocando contra los otros satélites y aniquilando a algunos de ellos. Las características actuales del sistema de Neptuno respaldan este escenario, y sus siete lunas interiores parecen ser restos de este antiguo choque.
Pero ahora, una nueva investigación que utiliza datos del Telescopio Espacial James Webb sugiere que un objeto podría haberse librado por completo del caos.
“Creo que Nereida es la única superviviente intacta de este proceso”, dijo Matthew Belyakov, estudiante de posgrado en ciencias planetarias en el Instituto de Tecnología de California y primer autor de un estudio sobre el tema publicado el miércoles en la revista Science Advances.
“Los otros supervivientes son las lunas más internas de Neptuno, pero no están intactas porque tenemos imágenes de ellas de Voyager, y parecen montones de escombros desintegrados. Así que son material superviviente del sistema inicial, pero no lunas completamente intactas”.
Esta hipótesis trastocaría suposiciones anteriores de que Nereida era, al igual que Tritón y algunas otras lunas neptunianas, un objeto del Cinturón de Kuiper capturado, ya que los nuevos datos del James Webb revelaron que la composición de Nereida no coincide con lo que los científicos saben sobre los objetos del Cinturón de Kuiper.
Los astrónomos no saben mucho sobre Nereida, porque es tenue y está lejos de la Tierra y del sol. La única imagen que los científicos tienen de ella es una foto borrosa tomada en 1989 por la nave espacial Voyager 2 de la NASA durante su breve sobrevuelo de Neptuno. Nereida es la más externa de las lunas conocidas de Neptuno, y tiene una de las órbitas más excéntricas (es decir, no circular) del sistema solar. La luna tarda 360 días terrestres en completar una vuelta alrededor de Neptuno.
Bautizada en honor a las ninfas marinas de la mitología griega, se cree que Nereida tiene alrededor de 210 millas (338 kilómetros) de diámetro. Incluso si forma parte de un conjunto original de lunas que Neptuno tuvo poco después de su formación, hace unos 4.500 millones de años, es difícil especular cómo podría haber sido ese sistema, según Belyakov. “Es un poco una incógnita qué había allí antes de Tritón”, dijo.
Al igual que Tritón, Nereida es un satélite irregular, una clase de objetos cuyas órbitas están inclinadas, son retrógradas o están alejadas de su anfitrión, lo que sugiere que fueron capturados por su anfitrión y anteriormente orbitaban el sol de forma independiente.
Pero incluso entre los satélites irregulares, Nereida es un caso atípico, dijo Belyakov. “Tiene el doble de diámetro que el siguiente más grande, que es Febe alrededor de Saturno, y no está tan lejos de su planeta anfitrión en comparación con muchos de los otros satélites irregulares”. Algunas de las características de Nereida, añadió, han hecho que desde hace mucho tiempo algunos astrónomos duden del origen del satélite en el Cinturón de Kuiper.
Una observación de 10 minutos y 40 segundos encargada para el estudio y realizada utilizando las capacidades infrarrojas del James Webb, que pueden revelar la composición de un objeto distante, da crédito a esas dudas.
“Lo que encontramos fue un objeto con una superficie muy rica en agua, más brillante que muchos objetos del Cinturón de Kuiper, y con cierta presencia de CO2”, dijo Belyakov. “La firma general era más similar a la de los satélites regulares alrededor de Urano que a la de los objetos del Cinturón de Kuiper”. Los resultados se compararon con datos de 54 cuerpos del Cinturón de Kuiper, también procedentes de observaciones del James Webb.
Belyakov y sus colegas realizaron luego simulaciones por computadora para poner a prueba si la hipótesis de Nereida como parte de un sistema original de lunas se sostendría. “Lo que encontramos en nuestras simulaciones es que, en los casos en que Tritón sobrevive, en lugar de ser destruido o expulsado hacia Neptuno”, dijo Belyakov, “aproximadamente el 25% de las veces una o más lunas pueden sobrevivir al encuentro con Tritón en órbitas lejanas”. Ese número se compara favorablemente con las probabilidades de que Nereida sea, en cambio, un objeto capturado, añadió.
En este escenario, en los primeros 100 millones o 200 millones de años de la historia del sistema solar, Tritón se habría estrellado contra el sistema neptuniano, colisionando con varias de las lunas originales. Pero Nereida se habría salvado y habría sido enviada a una órbita excéntrica. El evento también habría ralentizado la propia órbita excéntrica de Tritón y lo habría colocado en su trayectoria actual, más cerca de Neptuno.
“Creo que la gente ya quería que esto fuera cierto”, dijo Belyakov sobre la posible nueva historia de origen de Nereida. “Ahora podemos empezar el verdadero bucle de retroalimentación científica. Hay más datos que recopilar sobre la composición de Nereida que pueden ayudarnos a hablar realmente de la formación del sistema neptuniano, y si tratamos a Nereida como un satélite regular, quizá eso pueda decirnos mucho sobre cómo se forman los satélites alrededor de los gigantes de hielo”.
Más observaciones del James Webb pueden ayudar, pero la última palabra sobre cómo es realmente Nereida requeriría una misión a Neptuno. Por el momento no hay ninguna planeada, y la Voyager 2, lanzada en 1977, es la única nave espacial que ha estudiado el sistema.
El nuevo estudio es un examen encantador y sencillo de cómo el sistema de lunas neptuniano llegó a ser como se ve hoy, según Carolyn Porco, una científica planetaria estadounidense que trabajó en las misiones Voyager y Cassini de la NASA y que no participó en el nuevo estudio.
“Fue Tritón el cuerpo capturado y posteriormente causó estragos, dispersando gravitacionalmente las lunas originales de Neptuno de un lado a otro, pero en su mayoría fuera de la órbita de Neptuno”, escribió Porco en un correo electrónico. “Los autores muestran que es plausible que Nereida haya tenido suerte al permanecer en órbita alrededor de Neptuno, pero a una distancia mucho mayor que Tritón. Esto explicaría por qué su composición observada por el James Webb no coincide con la de los cuerpos del Cinturón de Kuiper”.
El James Webb está mostrando una vez más su enorme poder como explorador del sistema solar, dijo Leigh Fletcher, profesor de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester en Inglaterra, quien tampoco participó en el trabajo.
“Desde hace mucho sabemos que hay algo especial en la colección de lunas de Neptuno, al haber sido severamente alterada por la llegada de Tritón y otros satélites capturados por la gravedad de Neptuno a lo largo de los años”, escribió Fletcher en un correo electrónico. “Dado esos procesos destructivos, no creo que esperáramos ver nada que quedara del sistema original de satélites de Neptuno, aparte de escombros y detritos”.
Pero los datos de James Webb muestran lo contrario, y más trabajo con el telescopio podría revelar características a una escala más fina y quizá reforzar el argumento de que Nereida sea un satélite original, añadió. “Es una idea convincente, y algo que ciertamente puede ponerse a prueba con futuras observaciones del JWST y, con suerte, con una ambiciosa misión futura al sistema de Neptuno”.
