Existem três cenários principais de formação para luas planetárias.
A hipótese do impacto gigante: o satélite se forma como uma conseqüência de um impacto entre o planeta e um grande planetesimal . A Lua é um exemplo, e um dos argumentos é que a composição química da Lua combina com a da Terra com uma precisão significativa, sugerindo que ela é em parte nosso planeta e em parte o impactor original ( Theia) Também sabemos que a Lua está se afastando da Terra porque temos evidências de que ela ganhou energia potencial orbital absorvendo-a da energia rotacional da Terra. Sabemos disso porque os dias não duravam 24 horas há alguns milhões de anos e podemos acompanhar essas mudanças no período de rotação da Terra usando anéis em corais fossilizados (aqueles que possuem raios como os anéis das árvores, mas que geram diariamente ) Podemos então ver que a lua estava extremamente perto da Terra há alguns bilhões de anos (temos mais evidências disso do fato de que as marés eram enormes naquela época e levaram evidências geológicas de inundações diárias no planeta recém-formado). Se você voltar no tempo, verá que a Lua estava basicamente emergindo da Terra. Existem muitas outras evidências desse cenário para a nossa lua.
O cenário de acréscimo: o satélite se uniu a partir de um disco de material ao redor do planeta recém-nascido (assim como o planeta se acumulou a partir do disco protoplanetário), o chamado disco circumplanetário. Como exemplo, temos as quatro luas galileanas em torno de Júpiter (Io, Europa, Ganimedes e Calisto). Como o disco era relativamente plano, as luas formadas no mesmo plano orbital também se movem na mesma direção em que o planeta gira (o que faz sentido, pois ambos são gerados a partir do mesmo material que gira com um certo momento angular). Este é o cenário mais frequente para grandes luas. Nossa lua não pôde se formar assim, porque o tamanho esperado do disco circplanetário não era tão maciço quanto a nossa lua hoje (a Terra é um planeta minúsculo e tem uma lua enorme em termos relativos).
Cenário de captura: O satélite se formou em outras partes do Sistema Solar como um corpo menor independente. Com o tempo, alguma interação dinâmica pode ter levado o objeto a um planeta e ambos ficaram gravitacionalmente ligados. Um exemplo disso é Tritão, a maior lua de Netuno. A órbita retrógrada é inexplicável em termos do cenário de acréscimo e a energia necessária para que um cenário de impacto giano funcione em Netuno é muito grande. Tritão foi capturado (pensamos que ele se formou como outro planetesimal no Cinturão de Kuiper, pois compartilha muitas características químicas de Plutãoe outros objetos da região). Provavelmente, não há tantas luas em Netuno porque elas desapareceram (colidindo com o planeta ou foram expulsas), assim como Triton chegou ao sistema e desestabilizou dinamicamente suas órbitas. Outro exemplo claro são os pequenos satélites irregulares de Júpiter . Esse cenário é muito difícil de imaginar para a Terra, pois capturar uma lua enorme como a nossa e tornar a órbita circular teria sido uma façanha em termos de quão precisamente precisos seriam os parâmetros de inserção da órbita. O cenário de impacto gigante leva à situação atual em simulações para uma gama maior de parâmetros de impacto, portanto, é muito mais provável em termos estatísticos.
Existem alguns cenários menos freqüentes e alguns especulativos também:
Fragmentos oculares de outras luas: alguns satélites podem ter sua origem em outros satélites. Um grande impacto pode ejetar material em órbita. Um exemplo seria o hipocampo (uma lua netuniana), que agora é considerado um fragmento retirado de Proteus (uma lua maior).
Luas Lagrangiana / Troiano : É semelhante ao cenário do disco circumplanetário, mas aqui a acumulação no disco do planeta é ainda mais estimulada em certas regiões por causa de uma lua que se formou um pouco antes. Um corpo em órbita pode gerar cinco pontos de equilíbrio ( pontos de Lagrange ) esculpindo a paisagem gravitacional. Dois desses pontos de equilíbrio (L4 e L5) são pontos de equilíbrio estáveis; portanto, são como armadilhas gravitacionais onde a matéria pode se acumular até que uma nova lua seja formada. Como um exemplo em potencial, temos Telesto e Calypso no sistema saturniano. Ambos estão nos pontos L4 e L5 Lagrange de Tethys(uma lua muito maior com grande influência gravitacional). Eles podem ter se formado como objetos regulares e, em seguida, ficados presos nos pontos de equilíbrio ou podem ter realmente se formado ali quando a matéria se uniu nessas armadilhas gravitacionais.
Pulverizado pelo criovolcanismo de outra lua : parece ridículo porque é um cenário hipotético, acho que pode acontecer em algum lugar do universo. Dê uma olhada em Encélado (uma grande lua ativa de Saturno). Encélado tem jatos de água e jatos que lançam material do interior para o espaço através de excrementos na crosta gelada (porque a tensão das marés aquece o interior como uma panela de pressão e a pressão é liberada dessa maneira). Todo o anel-E em Saturno foi criado orbitando grãos de gelo e poeira pulverizados por Enceladus. Sabemos que o anel E tem uma massa de quase12⋅108kge sabemos que está tão longe de Saturno que possibilita a coalescência dessa questão (as forças das marés não a perturbariam: veja o limite de Roche ). Assim, é possível que o material do anel possa formar uma lua com a densidade de Aegaeon (outra lua saturniana) e com um diâmetro de apenas162m(um terço do tamanho de Aegaeon). Encélado proíbe isso por causa da influência gravitacional que exerce sobre o anel E, também proíbe seu crescimento (o anel seria mais massivo se o material não fosse reabsorvido continuamente por Encélado). Mas se Enceladus migrou para outra órbita em prazos relativamente curtos, pelo menos acho que é possível que isso aconteça. A lua nova, enriquecida com o material do anel, poderia acabar colidindo com Encélado, pois ambos provavelmente ainda interagiam caoticamente. O material, uma vez pulverizado para fora de seu interior, teria retornado para casa.
Cenário de separação centrífuga: Isso também é hipotético, mas achamos que isso acontece muito em asteróides. As luas leves podem ser pilhas de rublos, assim como muitos cometas e asteróides. Material fracamente delimitado com pouca coesão. Se a lua começar a girar cada vez mais rápido (por causa de algum mecanismo como o efeito Yarkovsky-O'Keefe – Radzievskii – Paddack ), ela poderá se dividir em duas partes devido às forças centrífugas extremas (descritas como vistas na co-rotação). quadro de referência da lua original). Acredita-se que asteróides como em dois por causa desse efeito. Não vejo razão para que uma lua não possa fazer o mesmo, formando uma nova lua independente no processo.1999KW4
Lua feita de pedaços de outras luas perturbadas: Por mais louca que pareça, é uma das hipóteses de formação sobre a formação de Miranda (um dos satélites de Urano). A superfície de Miranda é tão complexa e variada que alguns especulam que possa ter se formado, já que várias peças que orbitaram Urano se juntaram suavemente. Essas peças podem ter sido pedaços de outras luas ou pedaços de uma iteração anterior da própria Miranda, fragmentada após um evento perturbador. A geologia em cada pedaço teria evoluído independentemente até que se reunissem novamente. Mas isso também é bastante especulativo.