Los satélites de los planetas gigantes: estudio de su origen, evolución y craterización

Los satélites de los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar conforman un gran escenario en el cual es posible estudiar una amplia variedad de procesos físicos, dinámicos y geológicos, vinculando distintas poblaciones de objetos a través de procesos de impacto. Los cráteres presentes en las superficies de estos satélites constituyen una evidencia directa de su historia colisional. Por esta razón, modelar el proceso de craterización en estos objetos representa una de las principales herramientas para estudiar su origen y su evolución y, a su vez, compone la vía principal para identificar y caracterizar a las poblaciones impactoras actuantes en cada sistema. En este marco es que se plantea esta Tesis de Doctorado, cuyo objetivo es presentar un estudio general sobre el origen y la evolución de los sistemas de satélites de Saturno, Urano y Neptuno, evaluando asimismo el rol de distintas poblaciones impactoras. En primer lugar, para este estudio desarrollamos una simulación numérica actualizada para modelar la evolución dinámica de los impactores heliocéntricos. Con este objetivo, se construyó un modelo intrínseco de esta población de pequeños cuerpos teniendo en cuenta las observaciones más recientes de estos objetos, cuyo origen se encuentra en la región transneptuniana. Estos resultados se combinaron con leyes de escala y modelos de distribución de tamaños de los impactores para obtener la producción teórica de cráteres en los satélites del estudio. Asimismo, se realizó un ajuste temporal al proceso de craterización modelado, lo que permite cuantificar la acción de procesos endógenos o exógenos que renuevan las superficies de estos satélites y calcular de esta manera la edad de sus superficies. A su vez, este ajuste temporal también permitió desarrollar un método para investigar la supervivencia de los satélites más pequeños frente a impactos catastróficos que pueden resultar en su fragmentación, en base a lo cual fue posible calcular la edad de los satélites. A continuación, se estudió el sistema de Saturno, donde se modeló la craterización producida por impactores heliocéntricos en sus satélites regulares. En el caso de los satélites más pequeños, esto permitió obtener restricciones a su edad. Para el caso de los satélites de mayor tamaño, las imágenes proporcionadas por la misión Cassini-Huygens posibilitaron la obtención de las distribuciones de cráteres observadas en las superficies de estos cuerpos. Esto permitió contrastar nuestros resultados teóricos con las observaciones. A partir de este análisis, se pudieron obtener restricciones a la edad de superficie de estos satélites y en el caso particular de Encélado, incluso edades de regiones que son afectadas por distintos procesos. Luego, para el caso de Titán se modelaron los efectos de su densa atmósfera en el proceso de craterización, incluyendo la fragmentación de impactores, lo que permitió el contraste con las observaciones y la obtención de restricciones a la edad de su superficie. En el sistema de Urano, se modeló en primer lugar la craterización por impactores heliocéntricos en sus satélites regulares y se contrastó con las observaciones obtenidas a partir de la misión Voyager 2. Estos resultados sugieren que esta población impactora tiene un rol secundario en la craterización de los satélites medianos. En este contexto, se modeló una población impactora planetocéntrica basada en el posible gran impacto que habría dado lugar a la oblicuidad actual del sistema, obteniendo resultados consistentes con lo observado. Por otra parte, también se obtuvieron restricciones a la edad de los satélites regulares más pequeños. Por último, en el sistema de Neptuno, los resultados del modelo de craterización basado en impactores heliocéntricos fueron comparados con las distribuciones de cráteres observadas en Tritón, también obtenidas a partir de la misión Voyager 2. Las restricciones a la edad de su superficie calculadas a partir de este contraste son compatibles con su naturaleza irregular y su posible incorporación al sistema de Neptuno por mecanismos de captura. Asimismo, se obtuvieron restricciones a la edad de los satélites regulares más pequeños. En su conjunto, los resultados de esta Tesis destacan que si bien cada sistema de satélites presenta una evolución particular, marcada por los procesos de impacto que han dado lugar a su arquitectura actual, la población heliocéntrica actúa en todos los sistemas. De esta manera, el presente estudio desarrolla un abordaje integral del rol de esta población en la craterización de los distintos satélites y en la evolución de los sistemas exteriores de nuestro Sistema Solar.