Um satélite natural ou Lua ou ainda planeta secundário é um corpo celeste que orbita um planeta ou outro corpo menor. Dessa forma, o termo satélite natural poderia se referir a planetas anões orbitando a uma estrela, ou até uma galáxia anã orbitando uma galáxia maior. Porém, ele é normalmente um sinônimo de lua, usado para identificar satélites não artificiais de planetas, planetas anões ou corpos menores. Por exemplo, a Lua é o satélite natural da Terra. Em setembro de 2011, havia 375 objetos no Sistema Solar classificados como luas. Dentre esses, 169 orbitam planetas e 206 orbitam planetas anões e corpos menores. Porém, algumas luas são maiores que alguns planetas principais, como Ganímedes e Titã, satélites de Júpiter e Saturno, respectivamente, que são maiores que Mercúrio. Assim sendo estes satélites, se não orbitassem planetas, seriam eles mesmos planetas. Apesar disso, existem outros satélites que são muito menores e têm menos de 5 km de diâmetro, como várias luas do planeta Júpiter. Caronte, a lua de Plutão tem mais ou menos metade do diâmetro deste último, e visto que o primeiro não gira exatamente em torno do segundo (visto que o baricentro do sistema plutoniano localiza-se acima da superfície plutoniana), o que leva certos astrônomos a pensarem no conjunto como um planeta duplo. De facto, o próprio sistema Terra-Lua (embora o baricentro do sistema esteja dentro da Terra, e a Lua tenha menos de um quarto o diâmetro terrestre) é, também, considerado por alguns astrônomos como um planeta duplo.
A Lua (do latim Luna) é o único satélite natural da Terra, situando-se a uma distância de cerca de 384.405 km do nosso planeta. Seu perigeu máximo é de 356.577 km, e seu apogeu máximo é de 406.655 km. Segundo a última contagem, mais de 150 luas povoam o sistema solar: Netuno é cercado por 13 delas; Urano por 27; Saturno tem 60; Júpiter é o que tem mais até então e possui 63. A Lua terrestre não é a maior de todo o Sistema Solar - Ganimedes, uma das luas de Júpiter, é a maior mas nossa Lua continua sendo a maior proporcionalmente em relação ao seu planeta. Com mais de 1/4 do tamanho da Terra e 1/6 de sua gravidade, é o único corpo celeste visitado por seres humanos e onde a NASA pretende implantar bases permanentes.
Visto da Terra, o satélite apresenta fases e exibe sempre a mesma face (situação designada como acoplamento de maré), fato que gerou inúmeras especulações a respeito do teórico lado escuro da Lua, que na verdade fica iluminado quando estamos no período chamado de Lua nova. Seu período de rotação é igual ao período de translação. A Lua não tem atmosfera e apresenta, embora muito escassa, água no estado sólido (em forma de cristais de gelo). Não tendo atmosfera, não há erosão e a superfície da Lua mantém-se intacta durante milhões de anos. É apenas afetada pelas colisões com meteoritos.
É a principal responsável pelos efeitos de maré que ocorrem na Terra, em seguida vem o Sol, com uma participação menor. Pode-se dizer do efeito de maré aqui na Terra como sendo a tendência de os oceanos acompanharem o movimento orbital da Lua, sendo que esse efeito causa um atrito com o fundo dos oceanos, atrasando o movimento de rotação da Terra cerca de 0,002 s por século, e, como consequência, a Lua se afasta de nosso planeta em média 3 cm por ano.
A Lua é, proporcionalmente, o maior satélite natural do nosso Sistema Solar. Sua massa é tão significativa em relação à massa da Terra que o eixo de rotação do sistema Terra-Lua encontra-se muito longe do eixo central de rotação da Terra. Alguns astrônomos usam este argumento para afirmar que vivemos em um dos componentes de um planeta duplo, mas a maioria discorda, uma vez que para que um sistema planetário seja duplo é necessário que seu eixo de rotação esteja fora dos dois corpos.
A maioria das luas do Sistema Solar são tão pequenas que não possuem um formato definido, sendo comparáveis a asteroides; Júpiter tem mais de 60 dessas. Outras são bem grandes; caso orbitassem o Sol seriam planetas. As maiores luas são Ganímedes de Júpiter, Titã de Saturno (esses dois primeiros são maiores que o planeta Mercúrio), Calisto e Io de Júpiter, a Lua da Terra, Europa de Júpiter e Tritão de Netuno.
As mais interessantes são as que conseguiram tomar um formato esférico sobre influência de sua própria força gravitacional, como as luas de Terra (1), Júpiter (4), Saturno (7), Urano (5) e Netuno (1).
Fobos
Fobos é uma das duas luas de Marte. Fobos é a maior e a mais próxima lua de Marte. Fobos foi descoberto por Asaph Hall em 18 de Agosto de 1877, justamente seis dias após a descoberta de seu parceiro Deimos. De todo o Sistema Solar, ele e o satélite que orbita mais próximo do planeta-mãe: menos de seis mil quilômetros acima da superfície marciana. Encontra-se, por isso, abaixo da órbita síncrona para Marte. Por esse motivo, a sua órbita vai descendo a um ritmo de 1,8 m por século. Assim, dentro de 50 milhões de anos pode ocorrer uma de duas coisas: ou Fobos se despenha sobre Marte ou, o que é mais provável, antes que isso aconteça as forças gravitacionais destruirão o satélite criando um anel à volta de Marte.
Deimos
Deimos é a menor e mais afastada das duas luas de Marte. É, também, a menor lua reconhecida do sistema solar. Seu nome é grego. Deimos era um dos filhos de Ares e Afrodite; deimos, em grego, significa terror. A lua foi descoberta – junto com Fobos, o outro satélite de Marte – em agosto de 1877 por Asaph Hall e fotografado pela Viking 1 em 1977. Deimos tem um formato bastante irregular e acredita-se que se trate de um asteroide que foi perturbado de sua órbita por Júpiter e que acabou por ser capturado pela gravidade de Marte, passando a ser seu satélite.Por ser pequeno, Deimos não apresenta uma forma esférica, possuindo dimensões muito irregulares. É composto por rochas ricas em carbono, tal como muitos asteroides, e gelo. A sua superfície apresenta um número razoável de crateras mas, relativamente a Fobos, é muito mais lisa, consequência do preenchimento parcial das crateras com rególito (rochas decompostas). As maiores crateras deste satélite são Swift e Voltaire que medem, aproximadamente, 30 km de diâmetro.
Io
É uma das quatro grandes luas de Júpiter conhecidas como Luas de Galileu, em honra ao seu descobridor Galileu Galilei,ela está localizada num local frio do sistema solar, Io é descrita como o que mais se aproxima do conceito de inferno em todo o sistema solar, já que é o local com maior atividade vulcânica do Sistema Solar. Os seus vulcões chegam a atingir temperaturas à volta dos 1700 graus Celsius, logo, mais quentes que os vulcões da Terra (acredita-se que também os vulcões dos primórdios da Terra atingissem temperaturas semelhantes).Aliada à maior concentração vulcânica do sistema solar, a libertação de compostos de enxofre durante as erupções confere a Io a aparência de um mundo de diferentes cores: branco, vermelho, laranja, amarelo e preto. Outra consequência desta atividade vulcânica consiste na expulsão de matéria e gases que se afastam para centenas de quilômetros de altura.
Europa
É uma das quatro luas do planeta Júpiter conhecidas como luas de Galileu (quatro enormes e exóticas luas com o tamanho de planetas). Europa é única por si própria, apresenta-se com uma superfície gelada muito brilhante com riscos coloridos. Pensa-se que seja um mundo oceânico coberto por uma capa de gelo que protege o mar interior da adversidade do Espaço. Devido às condições existentes em seu interior, alguns cientistas julgam que lá poderá existir vida, tal como a que existe nas profundezas dos mares da Terra. Europa, juntamente com o planeta Marte, é o astro de melhor condição ambiental extraterrestre no Sistema Solar, podendo abrigar vida, existindo também uma pequena possibilidade em Titã.
Ganímedes
Ganímedes é o principal satélite natural de Júpiter, o maior do Sistema Solar, sendo maior que o planeta Mercúrio em termos de tamanho (mas não de massa). Este gigantesco satélite orbita Júpiter a 1,070 milhões de quilómetros de distância. Ela foi descoberta em 1610 e é uma das quatro luas de Galileu, descobertas por Galileo Galilei na órbita de Júpiter junto à Erfredon, em suas observações feitas graças à invenção dotelescópio. No entanto, Ganímedes é vísivel a olho nu, mas apenas em condições favoráveis e por aqueles com boa visão.
Calisto
Calisto é uma lua de Júpiter, descoberta em 7 de janeiro de 1610 por Galileo Galilei. É a terceira maior lua do Sistema Solar e a segunda maior do sistema joviano. Tem cerca de 99% do diâmetro de Mercúrio, mas apenas um terço de suamassa. É a quarta lua de Galileu por distância a Júpiter, com um raio orbital de cerca de 1 880 000 quilômetros. Não faz parte da ressonância orbital que afeta os outros três satélites de Galileu (Io, Europa e Ganimedes), e portanto, não sofre aquecimento pelas forças de maré. Sua rotação diferencial é síncrona, ou seja, uma face está sempre virada para Júpiter, enquanto a outra nunca é visível do planeta. A superfície de Calisto é menos afetada pela magnetosfera de Júpiter do que os seus outros satélites internos porque sua órbita está mais afastada do planeta. É composto de quantidades aproximadamente iguais de rocha e gelo, com uma densidade média de 1,83 g/cm³.Os componentes identificados por espectroscopia da superfície incluem gelo, dióxido de carbono, silicatos e compostos orgânicos.
Mimas
Mimas é uma das grandes luas de Saturno. Com 397,2 quilômetros de diâmetro e com um período orbital de 0,94 dias, é o menor corpo do sistema solar a conseguir tomar um formato praticamente esférico. O período orbital de 22 horas 37 minutos e 5 segundos de Mimas é metade do de Tétis. Assim, Mimas e Tétis estão envolvidos numa ressonância orbital alcançando a conjunção no mesmo lado de Saturno. A origem desta ressonância não é inteiramente compreendida. A rotação de Mimas é síncrona, mantendo sempre o mesmo hemisfério virado para Saturno. A densidade média de Mimas é somente 1,2 da densidade da água, e a sua superfície mostra características de gelo de água, dado o seu brilho. A superfície é densamente crivada por profundas crateras. A profundidade das crateras parece ser uma consequência da baixa gravidade da lua.
Encélado
Encélado é um satélite natural de Saturno, com 498,8 km de diâmetro e com um período orbital de 1,37 dias. Ele deve seu nome a um titã da mitologia grega, derrotado em uma batalha e sepultado sob o vulcão Etna pela deusa Atena. Em junho de 2009, pesquisadores europeus confirmaram a existência de um oceano de água salgada sob a calota de gelo do polo sul do satélite.A geologia de Encélado é complexa, incluindo falhas na superfície, dobras e crateras ténues. A lua passou por atividade geológica nos últimos quatro mil milhões de anos até ao presente.Estudos feitos com recurso às imagens obtidas pela sonda Voyager 2 mostraram que Encélado possui pelo menos cinco tipos diferentes de terreno, incluindo várias regiões de terreno crivado, terreno plano recente e faixas de terreno acidentado. Foram ainda observadas fissuras lineares de dimensão considerável. Dada a relativa falta de crateras nas planícies, estas regiões têm, provavelmente, menos de 100 milhões de anos. Desta forma, Encélado deve ter tido atividade recentemente com recurso a "vulcanismo de água" ou outros processos que renovam a superfície. O gelo novo e limpo que domina a sua superfície torna Encélado no corpo celeste do sistema solar com maior albedo (0,99).
Tétis
Tétis é um satélite de Saturno; também conhecido como Saturno III. Foi descoberto por Giovanni Cassini em 1684. É um corpo gelado semelhante na natureza das luas Dione e Rea. A densidade de Tétis é 1.21gm/cm3, indicando que é composto quase totalmente por água gelada. A superfície gelada de Tétis está intensamente crivada de crateras e contém rachaduras causadas por falhas no gelo. O terreno é composto por regiões com muitas crateras, com uma cintura escura com poucas crateras que se estende ao longo do satélite.
As poucas crateras da cintura indicam que Tétis já foi internamente ativa, provocando a reformação da superfície em partes do terreno antigo.
Dione
Dione é uma das maiores luas do planeta Saturno, orbita a 377,4 mil quilómetros de distância desse planeta, sendo o seu período orbital de cerca de 66 horas, precisamente o dobro do que leva Encélado a percorrer a sua órbita. Este fenómeno pode ser responsável pelo aquecimento de Encélado a partir do efeito de marés. Como resultado da fricção das marés, a rotação de Dione é proporcional ao seu movimento orbital, assim Dione mantém sempre o mesmo lado virado para Saturno. Esta lua orbita dentro do grande e ténue anel E de Saturno, desconhecendo-se até ao momento a relação entre Dione e o anel E. Uma das características mais surpreendentes de Dione é a rede de penhascos cintilantes numa superfície escura que deverá ter sido originada a partir de movimentos tectónicos, o que se revelou uma surpresa para os cientistas.
Reia
Reia (FO 1943: Réia) é a segunda maior lua de Saturno com 1528,0 km de diâmetro e com umperíodo orbital de 4,52 dias. Foi encontrado uma quantidade de oxigênio em Reia, que pode ser uma descoberta importante para a Astrobiologia, com grandes chances de vida extraterrestre. Em 27 de novembro de 2010, a NASA anunciou a descoberta de uma atmosfera tênue (exosfera) em Reia. Ela consiste de oxigênio e dióxido de carbono em proporções de aproximadamente 5 para 2. A densidade da atmosfera na superfície é de cerca de 106 moléculas por centímetro cúbico. Em 6 de março de 2008, Geraint Jones, um cientista especializado na sonda Cassini, anunciou que Reia talvez possua um sistema de anéis tênue. Se a informação se confirmar, seria a primeira descoberta de anéis em torno de uma lua planetária. Em 2010, a sonda Cassini, da Nasa, encontrou vestígios de oxigênio presentes na atmosfera de Reia. Porém, este não é um fator que consolida a hipótese da existência de vida em Reia, devido ela estar fora da zona de habitabilidade do Sistema Solar.
Titã
Titã (ou Saturno VI) é o maior satélite natural de Saturno e o segundo maior de todo o sistema solar, depois de Ganímedes, tendo quase uma vez e meia o tamanho da Lua. É o sexto satélite elipsoidal de Saturno. Frequentemente descrito como uma lua-planeta, Titã tem um diâmetro cerca de 50% maior que a Lua terrestre e é 80% mais massiva. É a segunda maior lua do Sistema Solar, após a lua joviana Ganimedes, e tem mais volume que o menor dentre os planetas, Mercúrio, apesar de ter somente metade de sua massa. Titã foi a primeira lua conhecida de saturno, descoberta em 1655 pelo astrônomo holandês Christiaan Huygens. Este é o único satélite no sistema solar a ter uma atmosfera densa, sendo até mais densa que a da Terra. Pensa-se que possui lagos de hidrocarbonetos, vulcões gelados, e que o metano comporta-se quase como a água na Terra, evaporando e chovendo num ciclo interminável. Titã é um mundo que se manteve oculto até muito recentemente, coberto por uma neblina densa e alaranjada.
Jápeto
Jápeto é a terceira maior lua de Saturno com 1.436,0 km de diâmetro e com um período orbital de 79,32 dias, distando cerca de 3.564.300 km de Saturno. O período de rotação de Jápeto é igual ao de revolução, como acontece com a Lua da Terra, e uma face de Jápeto está sempre a chefiar o seu movimento orbital em volta de Saturno e a outra parte da lua é, continuamente, rebocada. Desta forma, o dia de Jápeto são mais de 79 dias terrestres. Extraordinariamente, o hemisfério que conduz o movimento de Jápeto é extremamente escuro, refletindo apenas uma pequena percentagem de luz solar incidente. Enquanto que o hemisfério rebocado é tanto como dez vezes melhor refletor. Isto torna Jápeto no corpo celeste conhecido com maior variação de brilho no Sistema Solar.
Miranda
Miranda é a menor e mais intrigante das grandes luas de Urano. Foi descoberta em 1948 por Gerald Kuiper e que lhe deu este nome em homenagem à personagem Miranda, da tragicomédia A Tempestade de William Shakespeare. Possui menos de 500 km de diâmetro, o segundo menor satélite de formato esférico do Sistema Solar (Mimas de Saturno é o primeiro, com 300 km), mas é o astro mais atraente na região de seu pacato planeta. Miranda tem a superfície mais diversificada, com um relevo bizarramente deformado. Seu ambiente é marcado por depressões e penhascos profundos, zonas cheias de crateras, altas montanhas e planícies suaves. Os picos mais elevados chegam a medir 15 km de altura e as maiores crateras cerca de 60 km de diâmetro. A maior parte desses relevos são estruturas antigas, mas há algumas recentes. Devido a sua estranha topografia, supõe-se que Miranda teria sido atingido por um objeto com metade do volume do satélite e os estilhaços teriam criaram os anéis do planeta.
Ariel
Ariel é um dos cinco satélites naturais (lua) do planeta Urano descoberto em 24 de outubro de 1851 por William Lassell. Ariel foi descoberto juntamente com uma outra lua de Urano, Umbriel.A composição de Ariel é de aproximadamente 70% de gelos (água congelada, dióxido de carbono em estado sólido, e possivelmente também gêlo de metano) e 30% de rochas compostas por silicatos. Alguns lugares de Ariel parecem estar cobertos por geada fresca, particularmente, em crateras mais recentes. A mais velha e maior unidade geológica observada em Ariel pela Voyager 2 foi uma vasta área de planícies craterizada no polo sul do satélite. A análise das crateras vistas nas planícies craterizadas de Ariel sugere que a maioria delas são mais recentes do que aquelas vistas em Titânia, Oberon, e Umbriel.
Umbriel
Umbriel é uma das cinco grandes luas de Urano. Foi descoberta em 1851 por William Lassell. Umbriel e Oberon parecem-se bastante um com o outro, embora Oberon seja 35% maior. Todas as grandes luas de Urano são uma mistura de 40-50% de água e o resto rocha, uma fracção um pouco maior que nas grandes luas de Saturno, como por exemplo Rea. A superfície altamente craterada tem estado provavelmente estável desde a sua formação. Tem muitas mais e maiores crateras que Ariel e Titânia. É composto na sua maioria por água gelada, balançada com silicatos e metano gelado. A maioria deste último encontra-se na sua superfície. Esta lua é muito escuro; reflete apenas metade da luz que Ariel, o satélite mais brilhante de Urano. Por coincidência, a cor escura de Umbriel adequa-se ao seu nome: "Umbriel" é um espírito melancólico na obra de Alexander Pope, e o nome sugere a palavra em Latim "umbra", sombra. A característica mais proeminente de Umbriel é Wunda, um grande anel de material brilhante. É provavelmente algum tipo de cratera, mas a sua natureza exacta é ainda desconhecida.
Titânia
Titânia é o maior satélite de Urano e o oitavo maior do Sistema Solar, com um diâmetro de 1578 km. Foi descoberto por William Herschel em 1787 e recebeu o nome da rainha das fadas da obra de Shakespeare A Midsummer Night's Dream. Ela consiste de quantidades aproximadamente iguais de gelo e rocha, e pode ser diferenciada em um núcleo rochoso e um manto de gelo. Uma camada de água líquida pode existir na divisa entre o núcleo e o manto. A superfície de Titânia, que é relativamente escura e um pouco avermelhada, parece ter sido moldada por impactos e processos endógenos. É coberta por várias crateras de impacto alcançando 326 km de diâmetro, mas possui menos crateras que Oberon. Titânia provavelmente já passou por um evento endógeno que apagou sua superfície antiga e cheia de crateras. Sua superfície é cortada por um grande sistema decânions e escarpas. Como todas as outras grandes luas de Urano, Titânia provavelmente se formou a partir do disco de acreção em volta do planeta logo após sua formação. Urano só foi estudado de perto uma vez, pela sonda espacial Voyager 2 em janeiro de 1986. Ela tirou várias fotos de Titânia, que permitiram o mapeamento de cerca de 40% de sua superfície.
Oberon
Oberon é a lua mais afastada das cinco grandes luas de Urano. Foi descoberta por William Herschell em 1787. Possui 1600 km de diâmetro e massa aproximadamente igual à da Lua. Sua superfície é rica em gelo e água. Tem cor cinzenta bastante uniforme, interrompida por raios brilhantes situados ao redor de algumas crateras. Não apresenta configurações globais de manchas escuras ou claras. A superfície revela fracos indícios de fendas tectônicas e é crivada de crateras.
Proteu
Proteu, também conhecido como Netuno XIII é a segunda maior lua de Netuno. Ele é a maior lua não-esférica do sistema solar. Tomou o nome de Proteu, o deus do mar que mudava de forma na mitologia grega. Proteu foi descoberto com imagens tiradas pela sonda Voyager 2 durante sua passagem em Netuno em 1989. Proteu tem mais que 400 quilômetros de diâmetro, maior que Nereida, uma outra lua de Netuno. No entanto, não foi descoberto por telescópios na Terra porque é muito perto do planeta que é perdido no brilho da luz solar refletida. Proteu circunda Netuno a uma distância de cerca de 92.800 quilômetros, e completa uma órbita em 26 horas e 56 minutos. Os cientistas afirmam que é um satélite quase tão grande quanto possível sem ser forçado para uma forma esférica pela sua própria gravidade.Proteus é um dos objetos mais escuros no sistema solar. Como a lua de Saturno Febe, ele reflete apenas 6% da luz solar que o atinge.
Tritão
Tritão é a maior lua de Neptuno, que se encontra a 4.500 milhões de quilômetros da Terra. É possivelmente o astro mais frio do sistema solar (-235°C). Descoberto por William Lassell em1846, somente 17 dias após o descobrimento do próprio planeta, deve seu nome ao deusTritão da mitologia grega. Tritão é um dos astros mais gélidos do sistema solar, com uma história geológica bastante complexa; possui uma superfície bastante jovem e de aspecto rugoso, desfigurada por violentas erupções vulcânicas, rápidos congelamentos de superfície e com repentina fundição, gerando assim uma rede de rachaduras enormes. Após a passagem de Voyager 2, suas enigmáticas imagens revelaram o que pareceu sergéiseres de nitrogênio líquido emanados de sua superfície gelada. Esta descoberta mudou o conceito clássico do vulcanismo que, até então, supôs que os corpos gelados não seriam geologicamente ativos. Tritão demonstrou que para que haja atividade geológica basta meios fluidos, rocha fundida, nitrogênio ou água.
Caronte
Caronte forma junto com Plutão um sistema de astros duplos, descoberto por James Walter Christy em 22 de Junho de 1978. É mais conhecido como um satélite natural de Plutão, mesmo tendo a metade do tamanho de Plutão (2400 km- 1200 km). Os dois possuem massas tão semelhantes que não há uma dominância gravitacional de Plutão sobre Caronte. Caronte puxa Plutão com tal força que o eixo de rotação se encontra fora da superficie de Plutão, é como se ambos fossem satélites naturais de um "vazio", caso único no Sistema Solar. Alguns astrônomos classificam esta interação como planeta-anão duplo, o sistema Plutão-Caronte, assim sendo os outros três corpos: Hidra, Nix e S/2011 (134340) 1 seriam satélites de Plutão e Caronte. Mas a classificação dada pela União Astronômica Internacional ainda é somente planeta-anão focando o maior corpo do sistema. A sua composição e dimensões são ainda muito incertas, devido à distância a que o par Plutão-Caronte se encontra da Terra. Mas as medições feitas mostram que Caronte possui um diâmetro de aproximadamente 1.207 km.
Existem, basicamente, três formas de criação dos sistemas Planeta/Satélite: formação simultânea; captura; e processos catastróficos.
No caso da formação simultânea, o satélite tem a sua gênese simultaneamente à do planeta principal. Durante a fase da sua formação chamada de acreção o proto-satélite já está em órbita do planeta principal. Este tipo de processo de formação de satélites parece ser o mais importante no caso dos satélites de maiores dimensões.
No caso dos satélites menores e com órbitas menos regulares, o processo de formação parece estar relacionado com a captura. Neste caso, os satélites são desviados das suas órbitas iniciais pela ação dos campos gravitacionais dos planetas e são colocados em órbitas mais ou menos estáveis em torno desses mesmos planetas.
Nos processos catastróficos, como por exemplo (possivelmente) no caso da Lua, a formação é efetuada através da força de um impacto entre corpos planetários.
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