Tout d'abord, il n'est guere possible d'invoquer directement la théorie de la formation du système solaire - qui fait intervenir des phénomènes complexes, en particulier des collisions - pour expliquer l'absence de «satellite de satellite" ». La réponse est plutôt liée à la question de la stabilité des orbites de tels objets, car ceux-ci peuvent effectivement exister pour un certain temps, puisqu'il y a eu des satellites artificiels de la Lune (Lunar Orbiters, cabines Apollo, Clementine etc.). Mais en général leurs orbites ne sont pas stables à long terme, et cela pour deux raisons essentiellement :
1. Si le satellite est proche de sa planète, celle-ci exerce une perturbation telle que l'éventuel satellite du satellite finira par quitter le système ou s'écraser sur un des deux corps.
2. Plus le satellite est petit, moins la répartition des masses a l'interieur suit une symétrie sphérique, car les forces de cohésion de la matière ne sont plus négligeables devant la force de gravitation. Il s'ensuit que son champ de gravitation n'a pas non plus une symétrie sphérique, ce qui rend l'orbite d'un satellite secondaire instable, si son rayon est faible. A grande distance du satellite, le potentiel de gravitation redevient sphérique et l'orbite peut devenir stable, mais alors l'influence de la planète prendra le relais pour déstabiliser l'orbite.
L'explication 2 s'applique à la Lune; 1 et 2 s'appliquent aux satellites de Mars; 1 s'applique aux quatre gros satellites de Jupiter, en tenant compte encore de l'influence gravitationnelle des satellites entre eux; 2 s'applique sans doute aux petits satellites de Jupiter et de Saturne qui orbitent loin de leur planète et qui sont probablement des astéroïdes ou comètes capturés. On pourrait imaginer l'existence d'un satellite de Titan (le gros satellite de Saturne); il faudrait une étude quantitative pour voir la durée de vie d'un tel objet. Il n'est d'ailleurs pas exclu qu'il existe de tels satellites secondaires dans les systèmes des planètes lointaines (Saturne, Uranus, Neptune) que les observations des sondes Voyager n'auraient pas suffit à détecter.
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Cette réponse a été préparée par Pierre.North@obs.unige.ch