Salve,volevo farvi una domanda che mi ronza in testa da un pò di tempo cioè: le “lune” potrebbero, almeno in teoria, possedere a loro volta dei satelliti naturali?

La domanda non è affatto irragionevole: tutte le galassie ruotano attorno al centro di massa dell’ammasso galattico, le stelle, compreso naturalmente il Sole, ruotano attorno al centro della Galassia, la Terra con gli altri pianeti attorno al Sole, la Luna attorno alla Terra come le altre lune attorno agli altri pianeti. Perché dovrebbe essere proprio loro l’ultima ruota? Per rispondere alla domanda partiamo dalla luna a noi più familiare, quella del nostro pianeta. E’  perfettamente legittimo che ci domandiamo se anche la Luna ha qualcosa ad orbitargli intorno. La risposta è sì: anche la Luna in effetti ha degli oggetti che le girano intorno.

 

Per stabilire se un corpo è in orbita lunare è sufficiente calcolare il raggio della sfera di Hill (parente stretta del lobo di Roche). La formula è la seguente:

dove a è il semiasse maggiore dell’orbita lunare, M e m le masse rispettivamente della Terra e della Luna. Per la Luna tale raggio si aggira sui 60000 km.

Se un oggetto è contenuto entro la sfera di Hill è attratto dalla gravità lunare e può essere un suo satellite. Purtroppo il calcolo è rigoroso solo se si tratta di un sistema a due corpi, più il satellite terzo incomodo la cui massa deve essere trascurabile rispetto agli altri due. Nel nostro caso, trattandosi di polveri e piccoli ciottoli, l’approssimazione a massa trascurabile è rigorosa. Ma non basta perché il Sistema Solare è ricco di corpi ed un sistema così complesso non è trattabile analiticamente. Per di più la sfera di Hill trascura effetti cone la pressione di radiazione. Pertanto, affinché un ciottolo possa considerarsi definitivamente satellite della Luna deve essere abbondantemente entro questo limite.

La figura mostra gli andamenti dell’energia potenziale e, sotto, i lobi di Roche rispettivmente per un pianeta (più grande) ed il rispettivo satellite (più piccolo) o il che è lo stesso per una stella ed un pianeta che si incrociano nel primo punto lagrangiano. In assenza di perturbazioni un corpo entro uno dei due lobi vi rimane perennemente.

Naturalmente questi corpi non possiamo considerarli alla stregua dei satelliti per via delle loro dimensioni. I più grandi sono ciottoli, e tra loro vi sono anche, e soprattutto, polveri. Polveri che tra l’altro le perturbazioni gravitazionali dianzi citate, dal Sole principalmente ma anche dagli altri pianeti, li eiettano ricacciandoli nel mezzo interplanetario da cui originavano. Questo significa in pratica che l’instabilità delle loro orbite fa sì che la Luna, non solo abbia satelliti naturali di minuscole dimensioni, ma anche provvisori. Alle volte vengono espulsi dall’orbita lunare e finiscono per essere anonime masse facenti parte del mezzo interplanetario. Contemporaneamente, nonostante la non proprio irresistibile gravità lunare, essa può catturare altri corpi e polveri dal mezzo interplanetario. Se essi finiscoono entro la sfera di Hill vengono a far parte del novero dei satelliti facendo sì che il loro numero rimanga mediamente inalterato.

Da quando poi è cominciata l’epopea dell’esplorazione lunare, la Luna si è attorniata, ancora una volta pro tempore, pure di satelliti artificiali. Lasciando stare le prime sonde (come Luna 2) che vi hanno impattato, sonde come Luna 3, Apollo 8, o le più recenti Clementine, LRO insieme a tante altre sono state dei veri e propri satelliti della Luna; alcune per pochi giorni, giusto il tempo per calibrare il successivo allunaggio, altre per mesi.

In definitiva la risposta alla domanda è affermativa non soltanto in teoria ma anche nella pratica: la Luna ha corpi che la orbitano, solo che non possiamo considerarli satelliti, per il semplice fatto che presentano dimensioni e masse troppo ridotte.

Cosa dire rispetto agli altri satelliti del Sistema Solare? Lo stesso discorso fatto per la Luna vale anche per i satelliti maggiori. Al pari della Luna potrebbero circondarsi di materiale satelliti come Io, Europa, Ganimede, Callisto, Titano, che sono tutti satelliti di considerevoli dimensioni.

Improponibile qualunque considerazione in merito a satelliti già minuscoli come quelli di Marte (Phobos e Deimos) oppure dei satelliti minori di Giove o di Saturno. Perché impossibile? Perché la sfera di Hill è più piccola del satellite stesso!