Perché i pianeti più piccoli sono più bravi a costruire lune grandi?

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Le nuove simulazioni che descrivono la formazione delle lune, inclusa la nostra Luna, suggeriscono fortemente che le esolune siano più probabilmente presenti attorno a esopianeti rocciosi. La nostra Luna si pensa sia stata formata quando un planetesimale delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, si schiantò contro la Terra, creando una ferita enorme nel nostro pianeta e rendendo la sua superficie completamente fusa. Si ritiene che la Luna si sia poi formata dai detriti che si stabilirono in un anello attorno alla Terra.

Questi dettagli sono generalmente accettati, ma le specifiche sono ancora oggetto di accese discussioni. L’angolo e la velocità con cui Theia colpì la Terra potrebbero cambiare significativamente lo scenario. Un impatto più energetico avrebbe prodotto un disco di formazione lunare dominato dal vapore, mentre un impatto meno energetico avrebbe creato un disco dominato dalla roccia silicea. Inoltre, a seconda di quale scenario si verifichi, si avrebbe un grande impatto sulla possibilità che le lune si formino attorno a un particolare pianeta, secondo una nuova ricerca che esplora le conseguenze di qualcosa chiamato “instabilità di streaming.”

Cos’è l’instabilità di streaming e il suo ruolo nella formazione delle lune

Prima di tutto, no, l’instabilità di streaming non ha nulla a che fare con il buffering di uno show sul tuo canale di streaming preferito. L’instabilità di streaming descrive come le piccole particelle in un disco ricco di vapore attorno a un pianeta possano accrescersi in concentrazioni che formano rapidamente piccoli corpi lunari di dimensioni che variano da 100 metri a 100 chilometri.

Le instabilità di streaming sono quindi importanti nei modelli di formazione planetaria, ma nelle simulazioni effettuate da un team guidato da Miki Nakajima dell’Università di Rochester, potrebbero rappresentare una cattiva notizia per la sopravvivenza delle lune. Secondo i calcoli del team, i piccoli corpi lunari prodotti dalle instabilità di streaming non sono abbastanza grandi da mantenere la loro orbita in un disco attorno a un pianeta e iniziano a subire un attrito con il vapore nella regione. Questo attrito rallenta la loro velocità orbitale e riduce le dimensioni della loro orbita fino a farli schiantare contro il pianeta genitore.

Le implicazioni per la formazione delle esolune

Pertanto, questi risultati suggeriscono che un disco ricco di vapore non può formare un satellite naturale grande come la nostra Luna, che ha un diametro di 3.475 chilometri. Invece, i vari modelli che descrivono un disco più ricco di silice e povero di vapore, pieno di ciottoli e frammenti di roccia espulsi da un impatto più “delicato”, sono più propensi a risultare nella formazione di una luna grande.

Queste conclusioni portano a una predizione su dove potremmo trovare esolune. Le collisioni che coinvolgono super-Terre molto grandi o mini-Nettuni sarebbero probabilmente più energetiche a causa del campo gravitazionale più forte associato a questi mondi. I pianeti di dimensioni inferiori a 1,6 volte quelle della Terra, invece, produrrebbero collisioni meno energetiche.

“Relativamente piccoli pianeti simili alla Terra sono più difficili da osservare e non sono stati il principale obiettivo della caccia alle lune,” ha dichiarato Nakajima in una dichiarazione. “Tuttavia, prevediamo che questi pianeti siano effettivamente migliori candidati per ospitare lune.”

Finora, nessuna esoluna è stata trovata definitivamente. Ci sono alcuni candidati, ma sono oggetto di accese discussioni e estendono davvero la definizione di “luna”. Sono più simili a pianeti binari, come un gigante gassoso più grande di Giove accompagnato da un “satellite” delle dimensioni di Nettuno. Quest’ultimo sarebbe la “luna” in questo caso.

Influenza delle lune sulla vita e formazione dei giganti gassosi

Va anche detto che le grandi lune dei giganti gassosi e ghiacciati del nostro sistema solare, come Giove, Saturno, Urano e Nettuno, si sono formate da oggetti come comete giganti che si avvicinarono troppo a ciascun pianeta e furono frammentate dalla loro gravità, riaggregandosi poi in una moltitudine di oggetti più piccoli. Le lune attorno ai giganti gassosi non possono formarsi da impatti poiché, come visto nel 1994 con l’impatto dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 su Giove, qualsiasi impattatore verrebbe semplicemente inghiottito dal pianeta gassoso.

Anche se le lune non sono necessarie per la vita, la nostra Luna ha indubbiamente influenzato la vita sulla Terra. La sua presenza stabilizza l’inclinazione assiale del nostro pianeta e quindi il nostro clima, mentre le maree che genera potrebbero aver aiutato a fornire un ambiente per l’origine della vita, che secondo alcune teorie si è sviluppata nelle pozze di marea. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati nel Planetary Science Journal.