Una ilustración muestra Plutón y su mayor luna Caronte(Crédito de la imagen: NASA/Robert Lea (creado con Canva))
Una nueva investigación sugiere que hace miles de millones de años, Plutón pudo haber capturado a su luna más grande, Caronte, con un «beso» helado muy breve. La teoría podría explicar cómo el planeta enano (sí, a nosotros también nos gustaría que Plutón siguiera siendo un planeta) pudo atrapar a una luna que tiene aproximadamente la mitad de su tamaño.
El equipo responsable de esta investigación cree que dos mundos gélidos situados en el Cinturón de Kuiper, un anillo de cuerpos helados situados lejos del Sol, en el borde del sistema solar, colisionaron hace miles de millones de años. En lugar de aniquilarse mutuamente, los dos cuerpos se unieron formando un «muñeco de nieve cósmico» giratorio. Estos cuerpos se separaron con relativa rapidez, pero permanecieron unidos orbitalmente para crear el sistema Plutón/Caronte que vemos hoy en día.
Este proceso de «beso y captura» representa una nueva teoría de la captura lunar y la colisión cósmica. También podría ayudar a los científicos a investigar mejor la resistencia estructural de los mundos helados y frígidos del Cinturón de Kuiper.
«Hemos descubierto que si suponemos que Plutón y Caronte son cuerpos con fuerza material, Plutón puede efectivamente capturar a Caronte a partir de un impacto gigante», declaró a universeexpedition.com la jefa del equipo e investigadora lunar y planetaria de la Universidad de Arizona, Adeene Denton. «El proceso de esta captura por colisión se denomina «beso y captura» porque Plutón y Caronte se fusionan brevemente, el elemento «beso», antes de separarse para formar dos cuerpos independientes.»
La mayoría de los escenarios de colisión planetaria se clasifican como «atropello y fuga» o «roce y fusión», lo que significa que este escenario de «beso y captura» es algo totalmente nuevo.
«Definitivamente nos sorprendió la parte del “beso” de besar y capturar», continuó Denton. «¡Realmente no ha habido antes un tipo de impacto en el que los dos cuerpos sólo se fusionen temporalmente antes de volver a separarse!».
La investigación del equipo se publicó el lunes (6 de enero) en la revista Nature Geoscience.
Plutón conquistó a Caronte con un beso de 10 horas
La razón por la que la relación de Plutón con Caronte ha supuesto un reto para los científicos es la diferencia relativamente pequeña de tamaño y masa entre ambos cuerpos helados.
«Caronte es ENORME en relación con Plutón, hasta el punto de que en realidad son un binario», explicó Denton. «Tiene la mitad del tamaño de Plutón y el 12% de su masa, lo que la hace mucho más parecida a la luna de la Tierra que a cualquier otra luna del sistema solar».
A modo de comparación, nuestra luna es sólo una cuarta parte del tamaño de la Tierra, mientras que la luna más grande del sistema solar, Ganímedes, es alrededor de 1/28 del tamaño de su planeta madre, Júpiter.
El investigador de la Universidad de Arizona, que también es becario postdoctoral de la NASA, añadió que es difícil conseguir una luna tan relativamente grande de forma «normal». («Normal» siendo la captura gravitatoria de lunas como las lunas de Marte Fobos y Deimos y las lunas de los planetas gigantes Júpiter y Saturno).
Eso significa que la teoría predominante sobre la formación del sistema de Plutón y Caronte se basa en la idea de la captura por colisión, similar a cómo se cree que un cuerpo masivo chocó contra la Tierra para lanzar material que nuestro planeta capturó para dar origen a nuestra luna.
«Algo grande choca contra Plutón, y se obtiene Caronte, pero al igual que con el sistema Tierra-Luna, no sabemos completamente cómo funciona y las condiciones en las que ocurre», dijo Denton. «Es una pregunta bastante grande ya que un montón de otros grandes Objetos del Cinturón de Kuiper también tienen grandes lunas, por lo que parece que esto es algo que sucede en el Cinturón de Kuiper con cierta frecuencia, pero no sabemos cómo ni por qué.»
Una captura de pantalla muestra el sistema Plutón/Caronte durante su fase de «muñeco de nieve» enlazado. (Crédito de la imagen: Robert Melikyan y Adeene Denton).
Durante una «captura de colisión» estándar, se produce una colisión masiva y los dos cuerpos se estiran y deforman de forma fluida. Este proceso explica bien la creación del sistema Tierra/Luna porque el intenso calor generado en el choque y la mayor masa de los cuerpos implicados hace que actúen de forma fluida.
Al considerar a Plutón y Caronte en un proceso de captura por colisión, hay que tener en cuenta un factor adicional: la resistencia estructural de los cuerpos helados y rocosos más fríos. Esto es algo que se ha descuidado en el pasado cuando los investigadores consideraron la creación por colisión de Caronte.
Para tenerlo en cuenta en las simulaciones, el equipo recurrió al clúster de computación de alto rendimiento de la Universidad de Arizona. Cuando Denton y sus colegas tuvieron en cuenta la resistencia de estos materiales en su simulación, surgió algo completamente inesperado.
«Como ambos cuerpos tienen fuerza material, Caronte no penetró lo suficiente en Plutón como para fusionarse con él; esto no ocurre cuando los cuerpos son fluidos», explicó Denton. «Para las mismas condiciones de impacto, si suponemos que Plutón y Caronte carecen de fuerza, sí se fusionan en un gran cuerpo, y Caronte es absorbido. Con fuerza, sin embargo, Plutón y Caronte permanecen estructuralmente intactos durante su breve fusión.»
La luna Caronte de Plutón vista por el telescopio del New Horizon (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech)
Como Caronte no podía hundirse en Plutón en este escenario, permaneció más allá del llamado «radio de co-rotación» de ambos cuerpos. Como resultado, no podía rotar tan rápido como Plutón, lo que significaba que los dos cuerpos no podían permanecer fusionados. Cuando se separaron y este beso helado terminó, el equipo cree que Plutón habría torcido a Caronte hacia una órbita circular cercana y más alta desde la que la luna habría migrado hacia el exterior.
«El “beso” en este beso y captura, la fusión es muy breve, geológicamente hablando, dura de 10 a 15 horas antes de que ambos cuerpos se separen de nuevo», dijo Denton. «Caronte comienza entonces su lenta migración hacia el exterior, hacia su posición actual».
El equipo cree que la colisión inicial ocurrió muy pronto en la historia del sistema solar, probablemente decenas de millones de años después de que se formara el sistema solar, lo que sería hace miles de millones de años.
«Las grandes colisiones típicas son fusiones directas, en las que los cuerpos se combinan, o ambos cuerpos permanecen independientes», dijo Denton. «Así que esto era muy nuevo para nosotros. También planteó muchas cuestiones geológicas interesantes que nos gustaría comprobar, ya que el hecho de que el beso y la captura funcionen depende del estado térmico de Plutón, que podemos relacionar con la geología contemporánea de Plutón para comprobarlo».
«Realmente me gustaría determinar cómo el impacto inicial Plutón-Caronte puede influir en si Plutón y Caronte desarrollan océanos y cómo lo hacen».
Denton explicó que hay dos vías que el equipo puede seguir para aprovechar este desarrollo.
«La primera es estudiar cómo se aplica esto a los otros grandes Objetos del Cinturón de Kuiper con grandes lunas, como Eris y Disnomia, Orcus y Vanth, y los demás», explicó Denton. «Nuestro análisis inicial sugiere que la técnica del beso y captura también puede ser el origen de estos otros sistemas, pero como todos ellos son diferentes en cuanto a composición y masa, es fundamental saber cómo puede haber funcionado la técnica del beso y captura en todo el Cinturón de Kuiper».
«Para estar realmente seguros de que éste es el proceso que formó Plutón y Caronte, tenemos que asegurarnos de que Caronte migra a su ubicación actual a unas 8 veces la anchura de Plutón de distancia», dijo Denton. «Sin embargo, ese es un proceso que ocurre en escalas de tiempo mucho más largas que la colisión inicial, por lo que nuestros modelos no son adecuados para seguirlo».
«Estamos planeando examinar esto mucho más de cerca en el futuro para determinar qué condiciones no sólo reproducen a Plutón y Caronte como cuerpos, sino que también colocan a Caronte en el lugar correcto, donde se encuentra hoy.»
