Tetis ( / ˈ t iː θ ɪ s , ˈ t ɛ θ ɪ s / ), o Saturno III , es la quinta luna más grande de Saturno y mide aproximadamente 1.060 km (660 millas) de ancho. Fue descubierto por Giovanni Domenico Cassini en 1684, y lleva el nombre del titán Tetis de la mitología griega .
Tetis tiene una baja densidad de 0,98 g/cm 3 , la más baja de todas las lunas principales del sistema solar , lo que indica que está hecha de hielo de agua con sólo una pequeña fracción de roca. Esto fue confirmado por la espectroscopia de su superficie, que identificó hielo de agua como el material superficial dominante. También está presente una cantidad más pequeña de un material oscuro no identificado. La superficie de Tetis es muy brillante, siendo la segunda más brillante de las lunas de Saturno después de Encelado , y de color neutro.
Tetis está lleno de cráteres y cortado por una serie de grandes fallas/ graben . El cráter de impacto más grande, Odiseo , tiene unos 400 kilómetros de diámetro, mientras que el graben más grande, Ithaca Chasma , tiene unos 100 kilómetros de ancho y más de 2.000 kilómetros de largo; las dos características de la superficie pueden estar relacionadas. Una pequeña parte de la superficie está cubierta por llanuras lisas que pueden ser de origen criovolcánico . Al igual que las otras lunas regulares de Saturno, Tetis se formó a partir de la subnebulosa de Saturno , un disco de gas y polvo que rodeó a Saturno poco después de su formación.
Tetis ha sido abordada y observada por varias sondas espaciales, incluidas la Pioneer 11 (1979), la Voyager 1 (1980) y la Voyager 2 (1981), siendo la Cassini-Huygens la que observó la luna con más detalle y con mayor detalle durante su extensa misión a el sistema saturniano (2004-2017).
Tetis fue descubierta por Giovanni Domenico Cassini en 1684 junto con Dione , otra luna de Saturno. También había descubierto dos lunas, Rea y Jápeto , antes, en 1671-1672. [14] Cassini observó todas estas lunas utilizando un gran telescopio aéreo que instaló en los terrenos del Observatorio de París . [15]
Cassini nombró a las cuatro lunas nuevas Sidera Lodoicea ("las estrellas de Luis") en honor al rey Luis XIV de Francia . [16] A finales del siglo XVII, los astrónomos cayeron en la costumbre de referirse a ellos y a Titán como Saturno I a Saturno V (Tetis, Dione, Rea, Titán, Jápeto). [14] Una vez que William Herschel descubrió Mimas y Encelado en 1789 , el esquema de numeración se extendió a Saturno VII elevando las cinco lunas más antiguas en dos ranuras. El descubrimiento de Hiperión en 1848 cambió los números por última vez, elevando a Jápeto hasta Saturno VIII . De ahora en adelante, el esquema de numeración permanecería fijo.
Los nombres modernos de los siete satélites de Saturno provienen de John Herschel (hijo de William Herschel , descubridor de Mimas y Encélado). [14] En su publicación de 1847 Resultados de las observaciones astronómicas realizadas en el Cabo de Buena Esperanza , [17] sugirió que se utilizaran los nombres de los Titanes , hermanas y hermanos de Cronos (el análogo griego de Saturno). Tetis lleva el nombre de la titánide Tetis . [14] También se le denomina Saturno III o S III Tetis .
El nombre Tetis tiene dos pronunciaciones habituales, con una e 'larga' o 'corta' : / ˈ t iː θ ɪ s / [ 18] o / ˈ t ɛ θ ɪ s / . [19] (Esto podría ser una diferencia entre EE. UU. y el Reino Unido). [ cita necesaria ] La forma adjetival convencional del nombre es Tethyan , [20] nuevamente con una e larga o corta .
Tetis orbita alrededor de Saturno a una distancia de unos 295.000 km (aproximadamente 4,4 radios de Saturno) del centro del planeta. Su excentricidad orbital es insignificante y su inclinación orbital es de aproximadamente 1°. Tetis está encerrada en una resonancia de inclinación con Mimas ; sin embargo, debido a la baja gravedad de los respectivos cuerpos, esta interacción no causa ninguna excentricidad orbital notable ni calentamiento de marea. [21]
La órbita de Tethyan se encuentra en lo profundo de la magnetosfera de Saturno , por lo que el plasma que gira conjuntamente con el planeta golpea el hemisferio posterior de la luna. Tetis también está sujeta a un bombardeo constante por parte de las partículas energéticas (electrones e iones) presentes en la magnetosfera. [22]
Tetis tiene dos lunas coorbitales , Telesto y Calypso , que orbitan cerca de los puntos troyanos de Tetis L 4 (60° por delante) y L 5 (60° por detrás), respectivamente.
Tetis es la decimosexta luna más grande del Sistema Solar , con un radio de 531 km. [6] Su masa es aproximadamente6,17 × 10 20 kg (0,000103 masa terrestre), [7] que es menos del 1% de la Luna . A pesar de su masa relativamente pequeña, es más masiva que todas las lunas conocidas más pequeñas que ella juntas. [23]
La densidad de Tetis es de 0,98 g/cm 3 , lo que indica que está compuesto casi exclusivamente de agua helada. [24] También es la quinta luna más grande de Saturno. No se sabe si Tetis se diferencia en un núcleo rocoso y un manto de hielo . Sin embargo, si se diferencia, el radio del núcleo no supera los 145 km, y su masa está por debajo del 6% de la masa total. Debido a la acción de las fuerzas de marea y de rotación, Tetis tiene forma de elipsoide triaxial . Las dimensiones de este elipsoide son consistentes con que tenga un interior homogéneo. [24] La existencia de un océano subterráneo, una capa de agua salada líquida en el interior de Tetis, se considera poco probable. [25]
La superficie de Tetis es una de las más reflectantes (en longitudes de onda visuales) del Sistema Solar, con un albedo visual de 1,229. Este albedo tan alto es el resultado del chorro de arena de partículas del anillo E de Saturno, un anillo tenue compuesto de pequeñas partículas de hielo de agua generadas por los géiseres del polo sur de Encelado . [9] El albedo del radar de la superficie de Tethyan también es muy alto. [26] El hemisferio delantero de Tetis es entre un 10% y un 15% más brillante que el hemisferio trasero. [27]
El alto albedo indica que la superficie de Tetis está compuesta de hielo de agua casi pura con sólo una pequeña cantidad de materiales más oscuros. El espectro visible de Tetis es plano y sin rasgos distintivos, mientras que en el infrarrojo cercano son visibles fuertes bandas de absorción de hielo de agua en longitudes de onda de 1,25, 1,5, 2,0 y 3,0 μm. [27] Ningún otro compuesto que no sea hielo de agua cristalina ha sido identificado inequívocamente en Tetis. [28] (Los posibles constituyentes incluyen compuestos orgánicos , amoníaco y dióxido de carbono ). El material oscuro en el hielo tiene las mismas propiedades espectrales que se ven en las superficies de las lunas oscuras de Saturno: Jápeto e Hiperión . El candidato más probable es el hierro nanofásico o la hematita . [29] Las mediciones de la emisión térmica y las observaciones de radar de la nave espacial Cassini muestran que el regolito helado de la superficie de Tetis es estructuralmente complejo [26] y tiene una gran porosidad que supera el 95%. [30]
La superficie de Tetis tiene una serie de características de gran escala que se distinguen por su color y, a veces, su brillo. El hemisferio posterior se vuelve cada vez más rojo y oscuro a medida que se acerca al antiápice del movimiento. Este oscurecimiento es responsable de la asimetría del albedo hemisférico mencionada anteriormente. [31] El hemisferio principal también se enrojece ligeramente a medida que se acerca al vértice del movimiento, aunque sin ningún oscurecimiento perceptible. [31] Un patrón de color tan bifurcado da como resultado la existencia de una banda azulada entre los hemisferios siguiendo un gran círculo que atraviesa los polos. Esta coloración y oscurecimiento de la superficie de Tethyan es típico de los satélites de tamaño mediano de Saturno. Su origen puede estar relacionado con una deposición de partículas de hielo brillantes del anillo E en los hemisferios principales y partículas oscuras provenientes de satélites exteriores en los hemisferios posteriores. El oscurecimiento de los hemisferios posteriores también puede deberse al impacto del plasma de la magnetosfera de Saturno , que co-rota con el planeta. [32]
En el hemisferio principal de Tetis, las observaciones de la nave espacial han encontrado una banda azul oscura que se extiende 20° al sur y al norte del ecuador. La banda tiene una forma elíptica que se estrecha a medida que se acerca al hemisferio posterior. Sólo existe una banda comparable en Mimas. [33] Es casi seguro que la banda es causada por la influencia de electrones energéticos de la magnetosfera de Saturno con energías superiores a aproximadamente 1 MeV . Estas partículas se desplazan en dirección opuesta a la rotación del planeta y impactan preferentemente en áreas del hemisferio principal cerca del ecuador. [34] Los mapas de temperatura de Tetis obtenidos por Cassini han demostrado que esta región azulada es más fría al mediodía que las áreas circundantes, lo que le da al satélite una apariencia similar a la de "Pac-man" en longitudes de onda del infrarrojo medio. [35]
La superficie de Tetis consiste principalmente en un terreno montañoso lleno de cráteres dominados por cráteres de más de 40 km de diámetro. Una porción más pequeña de la superficie está representada por las suaves llanuras del hemisferio posterior. También hay una serie de características tectónicas como chasmata y depresiones . [36]
La parte occidental del hemisferio principal de Tetis está dominada por un gran cráter de impacto llamado Odiseo , cuyo diámetro de 450 km es casi 2/5 del del propio Tetis. El cráter ahora es bastante plano; más precisamente, su fondo se adapta a la forma esférica de Tetis. Lo más probable es que esto se deba a la relajación viscosa de la corteza helada de Tethyan a lo largo del tiempo geológico. Sin embargo, la cresta del borde de Odiseo está elevada aproximadamente 5 km por encima del radio medio del satélite. El complejo central de Odiseo presenta un pozo central de 2 a 4 km de profundidad rodeado por macizos elevados entre 6 y 9 km por encima del suelo del cráter, que a su vez está a unos 3 km por debajo del radio promedio. [36]
La segunda característica importante que se ve en Tetis es un enorme valle llamado Ítaca Chasma , de unos 100 km de ancho y 3 km de profundidad. Tiene más de 2.000 km de longitud, aproximadamente 3/4 de la circunferencia de Tetis. [36] Ithaca Chasma ocupa aproximadamente el 10% de la superficie de Tetis. Es aproximadamente concéntrico con Odiseo: un polo de Ithaca Chasma se encuentra a sólo aproximadamente 20° del cráter. [37]
Se cree que Ithaca Chasma se formó cuando el agua líquida interna de Tetis se solidificó, lo que provocó que la luna se expandiera y agrietara la superficie para acomodar el volumen adicional en su interior. El océano subterráneo puede haber sido el resultado de una resonancia orbital 2:3 entre Dione y Tetis en las primeras etapas de la historia del Sistema Solar que condujo a la excentricidad orbital y al calentamiento de las mareas en el interior de Tetis. El océano se habría congelado después de que las lunas escaparan de la resonancia. [38] Existe otra teoría sobre la formación de Ítaca Chasma: cuando se produjo el impacto que provocó el gran cráter Odiseo, la onda de choque viajó a través de Tetis y fracturó la superficie helada y quebradiza. En este caso, Ítaca Chasma sería el graben anular más externo de Odiseo. [36] Sin embargo, la determinación de la edad basada en el recuento de cráteres en imágenes de alta resolución de Cassini mostró que Ithaca Chasma es más antigua que Odiseo, lo que hace que la hipótesis del impacto sea poco probable. [37]
Las suaves llanuras del hemisferio posterior son aproximadamente las antípodas de Odiseo, aunque se extienden unos 60° al noreste de la antípoda exacta. Las llanuras tienen un límite relativamente definido con el terreno circundante lleno de cráteres. La ubicación de esta unidad cerca de la antípoda de Odiseo sugiere una conexión entre el cráter y las llanuras. Esto último puede ser el resultado de concentrar las ondas sísmicas producidas por el impacto en el centro del hemisferio opuesto. Sin embargo, la apariencia suave de las llanuras junto con sus límites definidos (la sacudida del impacto habría producido una amplia zona de transición) indica que se formaron por intrusión endógena, posiblemente a lo largo de las líneas de debilidad en la litosfera de Tethian creada por el impacto de Odiseo. [36] [39]
La mayoría de los cráteres de impacto de Tethyan son del tipo pico central simple. Los de más de 150 km de diámetro muestran una morfología de anillos de picos más compleja. Sólo el cráter Odiseo tiene una depresión central que se asemeja a un pozo central. Los cráteres de impacto más antiguos son algo menos profundos que los más jóvenes, lo que implica cierto grado de relajación. [40]
La densidad de los cráteres de impacto varía en la superficie de Tetis. Cuanto mayor es la densidad de los cráteres, más antigua es la superficie. Esto permite a los científicos establecer una cronología relativa para Tetis. El terreno lleno de cráteres es la unidad más antigua que probablemente se remonta a la formación del Sistema Solar hace 4.560 millones de años. [41] La unidad más joven se encuentra dentro del cráter Odysseus con una edad estimada de 3,76 a 1,06 mil millones de años, dependiendo de la cronología absoluta utilizada. [41] Ítaca Chasma es mayor que Odiseo. [42]
Se cree que Tetis se formó a partir de un disco de acreción o subnebulosa; un disco de gas y polvo que existió alrededor de Saturno durante algún tiempo después de su formación. [43] La baja temperatura en la posición de Saturno en la nebular solar significa que el hielo de agua fue el sólido principal a partir del cual se formaron todas las lunas. Es probable que también estuvieran presentes otros compuestos más volátiles como el amoníaco y el dióxido de carbono , aunque su abundancia no está bien restringida. [44]
La composición extremadamente rica en hielo de agua de Tetis sigue sin explicación. Las condiciones en la subnebulosa de Saturno probablemente favorecieron la conversión del nitrógeno molecular y el monóxido de carbono en amoníaco y metano , respectivamente. [45] Esto puede explicar parcialmente por qué las lunas de Saturno, incluida Tetis, contienen más hielo de agua que los cuerpos exteriores del Sistema Solar como Plutón o Tritón, ya que el oxígeno liberado del monóxido de carbono reaccionaría con el hidrógeno formando agua. [45] Una de las explicaciones más interesantes propuestas es que los anillos y las lunas interiores se acumularon a partir de la corteza rica en hielo despojada por las mareas de una luna similar a Titán antes de que fuera tragada por Saturno. [46]
El proceso de acreción probablemente duró varios miles de años antes de que la Luna se formara por completo. Los modelos sugieren que los impactos que acompañaron a la acreción provocaron el calentamiento de la capa exterior de Tetis, alcanzando una temperatura máxima de alrededor de 155 K a una profundidad de unos 29 km. [47] Después del final de la formación debido a la conducción térmica , la capa del subsuelo se enfrió y el interior se calentó. [48] La capa cercana a la superficie que se enfriaba se contrajo y el interior se expandió. Esto provocó fuertes tensiones de extensión en la corteza de Tetis que alcanzaron estimaciones de 5,7 MPa , lo que probablemente provocó grietas. [49]
Debido a que Tetis carece de un contenido sustancial de roca, es poco probable que el calentamiento por desintegración de elementos radiactivos haya desempeñado un papel importante en su evolución posterior. [50] Esto también significa que es posible que Tetis nunca haya experimentado ningún derretimiento significativo a menos que su interior fuera calentado por las mareas. Es posible que hayan ocurrido, por ejemplo, durante el paso de Tetis a través de una resonancia orbital con Dione o alguna otra luna. [21] Aún así, el conocimiento actual de la evolución de Tetis es muy limitado.
Pioneer 11 sobrevoló Saturno en 1979, y su máxima aproximación a Tetis fue de 329.197 km el 1 de septiembre de 1979. [51]
Un año después, el 12 de noviembre de 1980, la Voyager 1 voló 415.670 kilómetros desde Tetis. [52] Su nave espacial gemela, Voyager 2 , pasó a tan solo 93.010 km de la luna el 26 de agosto de 1981. [53] [54] [12] Aunque ambas naves espaciales tomaron imágenes de Tetis, la resolución de las imágenes de la Voyager 1 no no superan los 15 km, y sólo los obtenidos por la Voyager 2 tenían una resolución de hasta 2 km. [12] La primera característica geológica descubierta en 1980 por la Voyager 1 fue Ithaca Chasma. [52] Más tarde, en 1981, la Voyager 2 reveló que casi rodeaba la luna girando 270°. La Voyager 2 también descubrió el cráter Odysseus. [12] Tetis fue el satélite de Saturno más fotografiado por las Voyager . [36]
La nave espacial Cassini entró en órbita alrededor de Saturno en 2004. Durante su misión principal, desde junio de 2004 hasta junio de 2008, realizó un sobrevuelo muy cercano de Tetis el 24 de septiembre de 2005 a una distancia de 1.503 km. Además de este sobrevuelo, la nave espacial realizó muchos sobrevuelos no específicos durante sus misiones primarias y de equinoccio desde 2004, a distancias de decenas de miles de kilómetros. [53] [55] [56]
Otro sobrevuelo de Tetis tuvo lugar el 14 de agosto de 2010 (durante la misión del solsticio) a una distancia de 38.300 km, cuando se fotografiaron el cuarto cráter más grande de Tetis, Penélope , que tiene 207 km de ancho. [57] Se planearon más sobrevuelos no específicos para la misión del solsticio en 2011-2017. [58]
Las observaciones de Cassini permitieron producir mapas de alta resolución de Tetis con una resolución de 0,29 km. [59] La nave espacial obtuvo espectros de infrarrojo cercano resueltos espacialmente de Tetis que muestran que su superficie está hecha de hielo de agua mezclado con un material oscuro, [27] mientras que las observaciones de infrarrojo lejano limitaron el albedo del enlace bolométrico . [11] Las observaciones de radar a una longitud de onda de 2,2 cm mostraron que el regolito de hielo tiene una estructura compleja y es muy poroso. [26] Las observaciones de plasma en las cercanías de Tetis demostraron que es un cuerpo geológicamente muerto que no produce plasma nuevo en la magnetosfera de Saturno. [60]
Las misiones futuras a Tetis y al sistema Saturno son inciertas, pero una posibilidad es la Misión Titán al Sistema Saturno .
Tetis se divide en 15 cuadriláteros :
