Cómo se forman las lunas que orbitan los planetas

Más de doscientas lunas orbitan los planetas del sistema solar, y no todas nacieron igual. Algunas se formaron dentro de discos de escombros que rodeaban a su planeta, otras fueron capturadas ya formadas y al menos una nació de un choque gigantesco. La forma de cada órbita conserva la memoria de su origen.

Nacimiento en un disco circumplanetario

Cuando un planeta gigante se forma, el gas y el polvo que lo rodean se aplanan en un disco. En ese disco, las colisiones entre granos van construyendo cuerpos cada vez mayores hasta formar satélites. Es el mismo proceso que produce los planetas alrededor de una estrella, pero a escala menor y mucho más rápido.

Este mecanismo explica las lunas grandes y con órbitas casi circulares, ecuatoriales y en el mismo sentido de rotación del planeta. Los satélites mayores de Júpiter, las lunas mayores de Saturno y los grandes satélites de Urano encajan en ese patrón, que se conoce como sistema regular.

El disco no dura para siempre. Cuando el planeta termina de absorber el gas que lo rodea, la fábrica de satélites se apaga y las lunas quedan con las órbitas que tenían en ese momento. Por eso las lunas regulares conservan una huella tan clara del disco del que nacieron.

Captura: lunas que llegaron de fuera

Otras lunas no se formaron junto a su planeta. Son cuerpos que pasaban cerca y fueron frenados por la gravedad del planeta o por interacción con su disco de gas, hasta quedar ligados. La captura suele dejar huellas claras: órbitas muy inclinadas, a veces retrógradas, es decir, en sentido contrario a la rotación del planeta, y a menudo excéntricas.

Tritón, la gran luna de Neptuno, recorre su órbita en sentido retrógrado, un indicio fuerte de que fue capturado del cinturón de Kuiper. Las lunas irregulares de Júpiter y Saturno, pequeñas y en órbitas lejanas y muy inclinadas, se agrupan en familias que probablemente son restos de cuerpos capturados y luego fragmentados.

El origen por impacto gigante

La Luna terrestre no encaja en ninguno de los dos modelos anteriores. Su composición es demasiado parecida a la del manto terrestre y su núcleo es pequeño para su tamaño. La explicación aceptada es un impacto gigante: un cuerpo del tamaño de Marte chocó con la Tierra primitiva y el material expulsado formó un disco del que nació la Luna.

Este mecanismo también se ha propuesto para lunas de otros sistemas y para explicar algunos satélites pequeños de planetas enanos. Requiere una colisión muy violenta y una geometría favorable, por lo que es intrínsecamente raro, pero produce satélites con una composición química muy ligada a la del planeta progenitor.

Evolución por marea

Una vez formada, una luna no permanece inmóvil. La gravedad que ejerce sobre su planeta deforma a este, y esa deformación frena la rotación planetaria y empuja a la luna hacia fuera. Como consecuencia, la luna se aleja lentamente y el día del planeta se alarga. La Luna se aleja de la Tierra unos pocos centímetros al año.

Si la luna orbita más rápido que la rotación del planeta, o en sentido retrógrado, el intercambio de momento angular se invierte y la luna se acerca. Ese es el destino de Tritón y también el de Fobos, que acabará desintegrándose o impactando. Las mareas también pueden calentar el interior de una luna y mantener océanos líquidos bajo su superficie.

Por qué los gigantes gaseosos tienen tantas

Los planetas gigantes reúnen las condiciones para retener muchas lunas: mucha masa, un disco circumplanetario prolongado y una esfera de influencia gravitatoria enorme. Su gravedad puede capturar cuerpos que pasan, y su disco puede fabricar satélites a partir de cero. Además, sus lunas grandes pueden a su vez tener lunas pequeñas atrapadas.

Los planetas rocosos tienen pocas porque su masa es menor y su entorno se agitó con impactos que destruyeron o expulsaron los satélites originales. Marte conserva dos cuerpos pequeños, probablemente capturados o reagrupados tras impactos, y Mercurio y Venus no tienen ninguno.

• Los gigantes gaseosos forman lunas en su disco y capturan cuerpos ajenos.
• Las órbitas retrógradas delatan un origen por captura.
• Las lunas regulares giran en el plano ecuatorial del planeta.
• Las mareas alejan o acercan los satélites con el tiempo.

Lunas dentro de lunas y anillos

Algunas lunas pequeñas orbitan dentro de los anillos y su gravedad mantiene abiertos los huecos entre ellos. Otras comparten órbita con un compañero mayor en puntos estables, o intercambian posiciones en órbitas entrelazadas. Estas configuraciones delicadas son consecuencia directa de la dinámica de resonancias.

El estudio de las lunas, en suma, reconstruye la historia de cada planeta: qué material había a su alrededor, cuánto duró el disco, qué encuentros sufrió y cómo las mareas siguen moldeando el sistema hoy. Cada satélite es un archivo de esa historia, y muchos de ellos podrían albergar condiciones habitables bajo su superficie.