Neptuns största måne, Triton. Klicka för att förstora
Neptuns mån Triton är unik i solsystemet eftersom det är den enda stora månen som kretsar i motsatt riktning till planetens rotation. Forskare har utvecklat en datormodell som förklarar hur Neptune kunde ha fångat Triton från en annan planet under ett nära tillvägagångssätt. Under detta scenario var Triton ursprungligen en del av ett binärt system med en annan planet. De kom för nära Neptunus och Triton revs bort.
Neptuns stora måne Triton kan ha övergivit en tidigare partner för att komma till sin ovanliga bana runt Neptun. Triton är unik bland alla stora månar i solsystemet eftersom det kretsar runt Neptun i en riktning motsatt planetens rotation (en "retrograd" bana). Det är osannolikt att det har bildats i denna konfiguration och fångades antagligen från någon annanstans.
I 11 maj-numret av tidskriften Nature beskriver planetforskarna Craig Agnor från University of California, Santa Cruz och Douglas Hamilton från University of Maryland en ny modell för att fånga planetarsatelliter som involverar ett tre-kropps gravitationsmöte mellan en binär och en planet. Enligt detta scenario var Triton ursprungligen medlem av ett binärt par föremål som kretsar kring solen. Gravitationsinteraktioner under en nära tillvägagångssätt till Neptune drog sedan Triton bort från sin binära följeslagare för att bli en satellit av Neptun.
”Vi har hittat en trolig lösning på det långvariga problemet med hur Triton kom till sin speciella bana. Dessutom introducerar denna mekanism en ny väg för att fånga satelliter av planeter som kan vara relevanta för andra objekt i solsystemet, säger Agnor, en forskare i UCSC: s Center for the Origin, Dynamics och Evolution of Planet.
Med egenskaper som liknar planeten Pluto och cirka 40 procent mer massiv har Triton en lutande, cirkulär bana som ligger mellan en grupp små inre månar med prograbanor och en yttre grupp små satelliter med både prograd och retrogradbanor. Det finns andra retrograda månar i solsystemet, inklusive de små yttre månarna i Jupiter och Saturnus, men alla är små jämfört med Triton (mindre än några tusendels av dess massa) och har mycket större och mer excentriska banor om sina föräldrarplaneter.
Triton kan ha kommit från en binär som mycket liknar Pluto och dess måne Charon, sa Agnor. Charon är relativt massiv, ungefär en åttondel av Plutos massa, förklarade han.
"Det är inte så mycket som Charon kretsar runt Pluto, utan snarare båda rör sig runt deras ömsesidiga masscentrum, som ligger mellan de två föremålen," sade Agnor.
I ett nära möte med en jätteplanet som Neptun kan ett sådant system dras isär av planetens tyngdkrafter. Den binära orbitalrörelsen får vanligtvis en medlem att röra sig långsammare än den andra. Störning av det binära lämnar varje objekt med resterande rörelser som kan resultera i en permanent förändring av omloppskamrater. Denna mekanism, känd som en utbytesreaktion, kunde ha levererat Triton till vilken som helst av olika banor runt Neptun, sade Agnor.
Ett tidigare scenario som föreslagits för Triton är att det kan ha kolliderat med en annan satellit nära Neptun. Men den här mekanismen kräver att objektet som är involverat i kollisionen är tillräckligt stort för att bromsa Triton, men tillräckligt liten för att inte förstöra den. Sannolikheten för en sådan kollision är extremt liten, sade Agnor.
Ett annat förslag var att aerodynamisk drag från en gasskiva runt Neptun bromsade Triton tillräckligt för att den skulle fångas. Men detta scenario sätter begränsningar för tidpunkten för infångningshändelsen, som skulle behöva inträffa tidigt i Neptuns historia när planeten var omgiven av en gasskiva, men tillräckligt sent för att gasen skulle spridas innan den bromsade Tritons bana tillräckligt för att skicka månen kraschar in i planeten.
Under det senaste decenniet har många binärer upptäckts i Kuiper-bältet och på andra håll i solsystemet. Nya undersökningar indikerar att cirka 11 procent av Kuiper-bälteobjekten är binärer, liksom cirka 16 procent av asteroiderna nära jorden.
"Dessa upptäckter pekade vägen till vår nya förklaring av Tritons fångst," sade Hamilton. "Binaries verkar vara ett allestädes när det gäller små kroppar."
Den binära Pluto och månen Charon och de andra binärerna i Kuiper-bältet är särskilt relevanta för Triton, eftersom deras banor ligger an mot Neptunus, sade han.
"Liknande föremål har antagligen funnits i miljarder år, och deras förekomst tyder på att det binära planetmötet som vi föreslår för Tritons fångst inte är särskilt begränsande," sade Hamilton.
Den utbytesreaktion som beskrivs av Agnor och Hamilton kan ha breda tillämpningar för att förstå utvecklingen av solsystemet, som innehåller många oregelbundna satelliter. Forskarna planerar att undersöka konsekvenserna av sina resultat för andra satellitsystem.
Denna forskning stöds av bidrag från NASA: s planetary geology and geophysics, Outer Planet Research och Origins of Solar Systems-program.
Ursprungskälla: UC Santa Cruz
