Satélites naturales: características, formación, función, ejemplos
¿Qué son los satélites naturales?
Los satélites naturales son cuerpos rocosos vinculados a los planetas por la fuerza de la gravedad. Lo usual es que sean más pequeños que el planeta al que orbitan. A los satélites naturales también se les llama “lunas”, porque la Luna es el satélite natural de la Tierra. La presencia de estos astros es bastante común, pues salvo Mercurio, Venus y Ceres, los demás planetas del sistema solar tienen lunas orbitando a su alrededor.
Se desconoce el total de lunas en el sistema solar, ya que se cree que aún quedan muchas más por descubrir. Hasta los momentos se ha documentado la existencia de 181, de los cuales el planeta Saturno tiene la mayor cantidad: 82.
Los satélites naturales no poseen lunas a su vez, sin embargo, hay asteroides que sí las tienen, por ejemplo (243) Ida es un asteroide con un satélite natural: Dactyl.
El único satélite natural visible a simple vista es nuestra propia Luna. Para ver los satélites de Júpiter hace falta un telescopio. Galileo Galilei fue el primero en descubrir los cuatro mayores en 1610 y bautizarlos con nombres mitológicos: Io, Calisto, Europa y Ganímedes.
Desde entonces, a cada nuevo satélite descubierto se le asignó un nombre mitológico, con la excepción de los de Urano, que llevan nombres de personajes de William Shakespeare.
Formación de los satélites naturales
El origen de los satélites naturales se remonta a la formación misma del sistema solar. La hipótesis más aceptada actualmente es la hipótesis nebular: de los restos de una supernova se formó una nebulosa de gas y polvo cósmico, que gracias a la fuerza de la gravedad aglomeró materia suficiente para crear al Sol en primer lugar.
Una vez creado el Sol, alrededor de este permaneció un disco de gas y polvo en rotación, tal como se ha observado en estrellas jóvenes, en las que estos discos son frecuentes.
La materia del disco que rodea a la estrella se va condensando a medida que se enfría y las partículas que lo componen colisionan. Con el tiempo se formaron los planetesimales, los embriones de los futuros planetas, y del mismo modo pudieron formarse los satélites.
De esta forma creen los cosmólogos que se formaron todos los cuerpos que contiene el sistema solar, incluyendo al mismo Sol, los planetas, satélites, asteroides y cometas. Al proceso de aglomeración y compactación de materia se le denomina acreción.
Ahora queda la incógnita de cómo cada planeta adquirió sus propios satélites naturales. En nuestro sistema solar, los planetas rocosos o planetas interiores tienen pocos satélites. Mercurio y Venus no tienen. La Tierra tiene uno solo que es la Luna, mientras que Marte tiene dos: Fobos y Deimos.
Pero los planetas exteriores gaseosos cuentan sus lunas por decenas. Por eso hay varias teorías que procuran explicar esto:
- Los satélites se desprendieron del planeta y permanecieron en su órbita
- El planeta capturó al satélite
- Tanto el planeta como el satélite conformaron un sistema desde el comienzo.
Movimientos de los satélites naturales
Las interacciones gravitatorias entre los cuerpos del sistema solar lleva a complejos escenarios para el movimiento de los satélites. Estas interacciones modifican las órbitas y a los conocidos movimientos de traslación y rotación, se añaden otros, como por ejemplo las libraciones.
Las libraciones o titubeos de la Luna son movimientos oscilatorios del satélite que se observan desde la Tierra. Gracias a las libraciones, aunque la Luna siempre muestra la misma cara a la Tierra, se puede apreciar un pequeño porcentaje adicional del lado no visible.
Las interacciones también modifican el aspecto de los satélites y estos a su vez las del planeta alrededor del cual orbitan. Más adelante se hablará un poco más acerca de este tema.
Tipos de satélites naturales
En cuanto a los tipos, los satélites naturales pueden ser, por ejemplo:
Satélites regulares
Los satélites regulares giran con el mismo sentido de su planeta padre alrededor del Sol, por lo que muy probablemente se hayan originado al mismo tiempo o sean el resultado de algún evento catastrófico sufrido por el planeta en tiempos remotos.
Satélites irregulares
Casi siempre giran en sentido contrario al del planeta madre (son retrógrados), además su órbita suele tener mayor excentricidad y están más distante, por lo cual caen en la categoría de probables satélites capturados.
Satélites temporales
Por lo general son pequeños asteroides capturados por el planeta durante un tiempo, que luego prosiguen internándose en el espacio. Se cree que el pequeño 2006 RH120 de unos 3 metros de largo, llega a la órbita terrestre cada 20 años y es capturado en ella, aunque podría no ser el único satélite temporal de la Tierra.
También hay otras denominaciones para los satélites naturales de acuerdo a los efectos que tienen sobre el planeta o según la configuración de su órbita.
Función de los satélites naturales
Los satélites naturales de los planetas no se han creado para tener alguna función específica, a diferencia de los satélites artificiales. Ellos existen debido a múltiples interacciones de tipo gravitatorio y a otros procesos físicos que en parte aún son desconocidos.
Órbita
Sin embargo, los satélites tienen efectos notables sobre los planetas alrededor del cual orbitan. Basta con pensar en el efecto de las mareas para comprender la enorme influencia que la Luna tiene sobre la Tierra.
Y no solamente eso, la Luna también contribuye a conformar la órbita terrestre, de modo que si ella faltara, el clima y las condiciones de vida aquí se verían sensiblemente afectados.
De igual modo, las lunas de los otros planetas contribuyen a establecer las órbitas de sus planetas padres y a configurar sus características.
Configuración de anillos
Cabe citar el caso de los satélites pastores en los planetas exteriores, así llamados porque con su gravedad ayudan a mantener la configuración de los anillos en planetas como Saturno, el planeta con los anillos más notables.
Alrededor de Saturno hay un delgado disco de material compuesto de finísimas partículas. La órbita de algunas de sus lunas, como Mimas, atraviesa el disco, separándolo en anillos. Se dice entonces que los satélites “pastorean” gravitacionalmente dichos anillos, manteniendo libre la zona que envuelve su órbita.
Las fuerzas de marea
Las fuerzas de marea están presentes entre un planeta y sus satélites, por ejemplo entre la Tierra y la Luna. Se deben a que ambos son cuerpos extendidos, es decir, con tamaño mensurable.
Entonces, la interacción gravitatoria entre ambos no es completamente homogénea, porque hay puntos más cercanos entre sí, donde la magnitud de la fuerza de gravedad es mayor.
Recordemos que la atracción gravitatoria depende de la distancia entre los objetos. Si queremos calcular su valor entre la Tierra y la Luna con la ecuación de Newton, usualmente lo hacemos sustituyendo sus respectivas masas y la distancia entre sus centros.
Al hacerlo de esta forma, estamos suponiendo que las masas de ambas están concentradas justo en el centro.
Pero la cosa cambia si se toma en cuenta un punto de la Tierra situado a cierta distancia del centro. Por ejemplo en la siguiente figura, la atracción gravitatoria de la luna (a la izquierda) es ligeramente diferente en los puntos A, B, C y D. Al menos esperamos que sea más intensa en el punto A, que está más cercano, y menor en el punto B, que se encuentra más alejado.
En realidad la diferencia no es demasiado grande, pero sí lo suficiente como para ocasionar las mareas terrestres, ya que las masas oceánicas, al ser fluidas, son más fácilmente deformables por el ligero jalón gravitatorio que ejerce la Luna.
Entre la Tierra y el Sol ocurre una interacción semejante, pese a que el Sol está mucho más lejos, pero hay que tomar en cuenta que es más masivo.
Mareas altas y bajas
Periódicamente los efectos de la Luna y el Sol se suman y entonces las mareas son más altas. Esto ocurre en luna nueva o luna llena, cuando los tres astros están alineados. En cambio, cuando están formando ángulo recto los efectos de marea se contrarrestan entre sí.
Las fuerzas de marea no son exclusivas del sistema Tierra – Luna, sino que también están presentes en todos el sistema solar
Satélites naturales de la Tierra
El único satélite natural de la Tierra es nuestra Luna. Es el satélite de mayor tamaño comparativamente con el planeta padre.
Aunque su superficie es inhóspita, su influencia es extraordinaria para la vida en la Tierra: la fuerza de su gravedad alteró la órbita terrestre, alargando el período de luz para dar tiempo a que las plantas llevasen a cabo la fotosíntesis.
En la Luna no hay atmósfera respirable, carece de agua líquida y tiene cambios bruscos de temperatura. Pero gracias a ella ocurren las estaciones y las mareas y asimismo transformó la atmósfera de la Tierra para hacerla respirable.
Por si fuera poco sirve como guía para la agricultura y es una eterna fuente de inspiración a científicos, filósofos, poetas y enamorados.
Satélites naturales de Marte
Son dos pequeños (unos 10 km de diámetro máximo) e irregulares satélites descubiertos a fines del siglo XIX por el astrónomo norteamericano Asaph Hall: Fobos y Deimos.
Probablemente vinieron del cinturón de asteroides que separa los planetas interiores de los exteriores y fueron atraídos por la gravedad marciana.
Orbitan muy cerca del planeta rojo, siendo Fobos el más cercano, en una órbita de 3000 km o menos. Los astrónomos creen que terminará por estrellarse sobre la superficie marciana. En cuanto a Deimos, posiblemente logre escapar de la gravedad de Marte para convertirse en un asteroide independiente.
Satélites naturales de Júpiter
Lo 4 satélites mayores de Júpiter fueron descubiertos gracias al telescopio recién estrenado de Galileo, por eso se les llama satélites galileanos. Pero el gigante gaseoso tiene nada menos que 79 lunas hasta ahora, aunque las lunas galileanas son las mayores, equiparables en tamaño al planeta Mercurio.
Uno de ellos, Io, posee atmósfera, efectúa una revolución completa alrededor de Júpiter en poco menos de 2 días y tiene una densidad media semejante a la de la Luna.
Por su parte Europa es rocosa y posee una delgada atmósfera. Tarda menos de 4 días en darle la vuelta al planeta y los científicos creen que tiene actividad tectónica, igual que la Tierra.
Ganímedes y Calisto son las lunas más grandes y tardan una semana en recorrer su órbita. Ganímedes, la mayor de las lunas en todo el sistema solar, tiene campo magnético propio, una tenue atmósfera con oxígeno y puede que contenga agua líquida, al igual que Calisto.
Asimismo Júpiter posee gran cantidad de otras lunas, tanto regulares como irregulares, algunas posiblemente formados por una parte de la misma nebulosa que originó a Júpiter por acreción. Otras, sobre todo las irregulares, seguramente fueron capturadas por la gravedad joviana cuando acertaron a pasar lo suficientemente cerca del planeta.
Satélites naturales de Saturno
Saturno es el planeta con la mayor cantidad de satélites, unos 82 según recuentos recientes. Forman un sistema bastante complejo, en el que destacan los satélites pastores, los troyanos, los que comparten órbitas y multitud de satélites
El más importante, por su tamaño y porque posee atmósfera es Titán. Esta luna es la segunda en tamaño en todo el sistema solar, después de Ganímedes y es visible desde la Tierra con ayuda del telescopio.
A mediados del siglo XX Gerard Kuiper ya había detectado metano en la atmósfera de Titán, pero gracias a la misión Cassini-Huygens ahora sabemos que Titán es el hogar de vientos de hasta 210 m/s.
Para efectos comparativos los huracanes terrestres de categoría 5 son los más intensos y tienen vientos con velocidades de algo más de 70 m/s. Asimismo las lluvias en Titán son de metano, por lo que el panorama es poco acogedor.
Mimas es otro satélite interesante de Saturno, aunque más pequeño que Titán. Ya lo mencionamos antes como pastor de anillos. Pero lo llamativo de su superficie helada es un descomunal cráter de impacto llamado Herschel por su descubridor. En el centro del cráter hay una montaña de unos 6000 metros de altura.
Por su parte Jápeto se distingue por tener un lado marcadamente más oscuro que el otro, aunque se desconoce la razón. También posee su propio cráter de impacto gigantesco de 500 km de diámetro, se encuentra a gran distancia de Saturno, mucho más que los otros satélites notables y además la órbita está muy inclinada.
Satélites naturales de Urano
Hasta la fecha se han contabilizado 27 satélites del planeta Urano, todos carentes de atmósfera. Entre ellos hay satélites pastores, al igual que en Saturno.
En Urano se distinguen dos grandes grupos de satélites: los interiores y los exteriores. Los primeros están hechos a base de hielo y roca, mientras que de los segundos todavía no se conoce la composición.
Titania y Oberón son los satélites mayores de Urano, pero el helado satélite Miranda, el más pequeño de los satélites principales, es llamativo a causa de su caótica superficie, que parece haber sufrido innumerables impactos, o tal vez uno extremadamente violento.
También es posible que se haya visto muy afectado por las fuerzas de marea causadas por el planeta padre Urano y por eso tenga ese inquietante aspecto resquebrajado.
Satélites naturales de Neptuno
Hasta ahora hay 15 satélites de Neptuno y el más llamativo es también el más grande: Tritón. Se trata de un mundo helado más allá de lo imaginable, pues según los datos, la superficie se encuentra a 37 K o -236.15 ºC.
En los polos sobre todo abundan el nitrógeno y otros gases congelados como monóxido y dióxido de carbono. Visto desde el espacio, Tritón tiene una hermosa forma casi perfectamente esférica, que lo diferencia de los demás satélites de Neptuno, más irregulares.
En cuanto a los demás satélites de Neptuno, estos caen en la categoría de satélites irregulares, por lo que es muy probable que el planeta los haya capturado en algún momento.
Satélites naturales de Plutón
El más conocido de los satélites de Plutón es Caronte, cuyo tamaño es semejante al del planeta padre, por lo cual se considera más bien un sistema binario, en vez de un planeta y su satélite.
Caronte fue descubierto en 1975, descartando la posibilidad de que Plutón hubiese alguna vez sido satélite de Neptuno. Además del binomio Plutón-Caronte, hay cuatro satélites más de menor tamaño, llamados: Nix, Hydra, Cerbero y Estigia.
Plutón y Caronte se encuentran en órbitas síncronas, es decir que el tiempo que tardan en girar alrededor de su eje es el mismo en el que recorren la órbita.
Referencias
- Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2nd. Edition. Pearson.
- Geoenciclopedia. Satélites naturales. Recuperado de: geoenciclopedia.com.
- Howell, E. What is a Satellite? Recuperado de: space.com.
- Oster, L. 1984. Astronomía Moderna. Editorial Reverté.
- Wikipedia. Satélite natural. Recuperado de: es.wikipedia.org.
- Peale, S. 1999. Origin and Evolution of the Natural Satellites. Recuperado de: researchgate.net.