APAKAH SEBUAH BULAN SATURNUS TERBUAT DARI ES TITAN?

Sistem Saturnus punya dua keanehan. Iapetus, salah satu bulannya yang besar, kaya es secara tak lazim: dibandingkan benda-benda es besar di tata surya luar — Quaoar, Pluto, Triton — Iapetus mengandung jauh lebih banyak air daripada batuan. Quaoar lebih kecil daripada Iapetus, tetapi jauh lebih padat. Dan Titan, bulan raksasa Saturnus, menempuh orbit yang lebih lonjong dari perkiraan (eksentrisitasnya kini 0,029).

Titan mengorbit sekitar 1,2 juta kilometer dari Saturnus; Iapetus, sekitar 3,6 juta.

Satu tabrakan, dua teka-teki?

Ignacio Mosqueira dari San José State University menguji gagasan yang ia ajukan bersama P. R. Estrada pada 2005: tabrakan raksasa di Titan. Hantaman itu akan melontarkan es dari mantel luar Titan ke orbit-orbit jauh di sekitar Saturnus, tempat es itu bisa berkumpul menjadi Iapetus. Hantaman yang sama akan membuat orbit Titan lonjong.

Skenario ini meminjam konsep tabrakan “tabrak lari” (hit-and-run), yang sudah dipakai untuk menjelaskan inti besi Merkurius yang terlalu besar: inti berbatu benda penabrak terus melaju, sementara es yang terkelupas dari mantel tertinggal.

Apa yang ditunjukkan simulasi

Studi ini menggunakan simulasi tabrakan 3D (dengan kode Spheral dari Lawrence Livermore National Laboratory), yang memperhitungkan gravitasi Saturnus, lalu mengikuti puing selama berhari-hari, bertahun-tahun, hingga 50 tahun. Kedua benda memiliki inti berbatu dan mantel es.

Skenario 1 — penabrak dari luar sistem Saturnus. Sebuah benda bermassa sepersepuluh massa Titan menghantam secara miring dengan kecepatan 10 km/s.

• Sekitar 3,5 kali massa Iapetus berupa puing tetap terikat pada Saturnus lima hari kemudian, 83 % di antaranya es.
• 95 % es itu berasal dari mantel Titan.
• Satu sampel es menempuh orbit yang menjangkau melampaui jarak Iapetus.
• Inti berbatu penabrak lolos dari Saturnus untuk selamanya.
• Eksentrisitas orbit Titan melonjak menjadi sekitar 0,13.

Skenario 2 — pendamping yang sudah mengorbit Saturnus. Sebuah benda bermassa seperempat massa Titan menghantam pada sudut 45° dengan kecepatan sekitar 3,7 km/s.

• Benda itu melepaskan 0,60 kali massa Iapetus berupa es.
• Inti berbatunya melesat melewati Titan, lalu — dalam satu putaran simulasi — kembali dan menabrak Titan 6,9 tahun kemudian. Setelah menyatu, eksentrisitas Titan akan menjadi sekitar 0,10.

Keterbatasan, menurut penulisnya

Ini adalah simulasi “rintisan” beresolusi rendah — hanya sekitar 27 partikel per massa Iapetus. Simulasi ini tidak mengurai ukuran fragmen dan belum terbukti konvergen; tanggal kembalinya peka terhadap pengaturan numerik.

Yang terpenting, Iapetus tidak terbentuk dalam simulasi. Es berakhir di orbit yang sangat lonjong yang masih memotong lintasan Titan. Untuk menetap di orbit melingkar pada jarak Iapetus, es itu membutuhkan momentum sudut 67 hingga 86 % lebih besar — sesuatu yang mungkin dapat dipasok oleh sisa gas atau piringan puing dengan memperlambat dan membulatkan orbit. Langkah itu tidak dimodelkan. Eksentrisitas Titan saat ini juga lebih rendah daripada nilai simulasi, sehingga redaman di kemudian hari juga diperlukan.

Apa yang terbukti, apa yang masih harus ditunjukkan

Langkah pertama skenario ini terbukti: sebuah tabrakan dapat menghasilkan cadangan es senilai beberapa kali massa Iapetus, kebanyakan terkoyak dari Titan, sekaligus membuat orbit Titan lonjong. Sisanya — merakit Iapetus dan membulatkan orbitnya — masih harus dibuktikan. Penulis juga menduga bahwa piringan sisa gas mungkin dapat menjelaskan ciri-ciri lain sistem Saturnus, seperti bulan-bulan bagian dalamnya yang berupa es dan cincinnya; ini masih gagasan, bukan hasil.