Saturnuksen kuu Iapetus ja sen omituinen ”kuori”. Kuvahyvitys: NASA / JPL / SSI. Klikkaa suurentaaksesi.
Onko tarkkailijalle enemmän salaperäistä ja kaunista planeettaa kuin Saturnusta? Kaikilla aurinkojärjestelmän neljällä kaasujättilällä on rengasjärjestelmä, mutta vain Saturnuksen näkyvät maasta. Takapihan tähtitieteilijät ovat jo kauan olleet innostuneita todistamaan sen kahta kirkasta rengasta ja tummaa Cassini-jakoa, kun taas observatorion kaukoputket ovat tunnistaneet monia erillisiä renkaita ja aukkoja. Vasta 1980-luvun alkupuolella, kun Voyager teki siitä ”lentomatkan”, olimme tietoisia yli tuhatta yksittäistä rengasta, jotka sidottiin Saturnuksen ja sen monien pienten kuukausien painovoimaan. Itse renkaat eivät ole muuta kuin jäisiä hiukkasia, joiden koko vaihtelee pölykuvioista lohkareihin. Liittyminen tähän monimutkaiseen tanssiin on satelliitteja - elohopeakokoisesta ilmakehän Titanista romahtamiseen, ekscentrisesti kiertävään Hyperioniin. 1800-luvun lopulta lähtien olemme tienneet Titanista, Mimasista, Enceladusista, Tethysistä, Dionesta, Rheasta ja Iapetusista. Tutkimuksemme ovat paljastaneet, että neljällä kuulla on tärkeä rooli Saturnuksen rengasjärjestelmän muotoilussa - Pan, Atas, Pandora ja Prometheus. Tiedämme, että Enceladusin heijastava pinta koostuu jäästä ja että Iapetus on toisella puolellaan paljon kirkkaampi ...
Ja on ehkä kerännyt renkaan, kun se pyyhkäisi kiertoradan muutoksista.
Aikana, jona se löydettiin vuonna 1672, olemme tietoisia siitä, että Iapetuksen johtava pallonpuolisko on täysin suuruusluokkaa tummempi kuin takaosa. Cassini-tehtävässä joulukuussa 2004 otettujen kuvien ansiosta Iapetusin pimeältä on löydetty suuri päiväntasaajan harjanne.
Paulo C.C: n 29. huhtikuuta toimittaman geofysikaalisen tutkimuksen kirjeen mukaan Arecibon observatorion Freire, ”… tämä harjanne ja sen puolipallon tumma pinnoite ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa ja ovat seurausta törmäyksestä ensisijaisen Saturnuksen renkaan reunan kanssa, joka johtuu viime kädessä äkillisestä muutoksesta Iapetuksen kiertoradalla. ”. Freire sanoo: ”Ainutlaatuisen luonteensa vuoksi me nimitämme tästä eteenpäin Iapetusin päiväntasaajan harjantaa yksinkertaisesti nimellä” Rindge ”tarkoittaen, että tämä ominaisuus ei ole harjanne sanan tavanomaisessa merkityksessä; ts. tektonisen prosessin aiheuttama vuoriketju. Tämä malli selittää luonnollisesti kaikki tämän satelliitin ainutlaatuiset piirteet; ja on todennäköisesti ratkaisu yhteen aurinkokunnan tähtitieteen vanhimmista mysteereistä. ”
Yksi Cassini-lentävän kuvantamisen tieteellisistä tavoitteista oli valaista valoa Iapetusin pimeälle puolelle, nimeltään Cassini Regio. Tutkijoiden yllätykseksi se paljasti suuren päiväntasaajan harjanteen, toisin kuin mikään muu aurinkokunnassa löydetty - harjanne, joka on niin symmetrinen suhteessa Cassini Regioon, että näiden kahden ominaisuuden on oltava yhteydessä toisiinsa, kuten aiemmin tunnusti Cassinin päällikkö Carolyn Porco. Kuvantamisjoukkue. Suurin osa vihjeistä viittaa siihen, kuinka rengasjärjestelmä ja muodostavat kuut kiertivät kerran Saturnusta.
Nykyinen käsitys aurinkokunnan muodostumisesta (ja pienemmässä mittakaavassa Saturnian järjestelmä) osoittaa, että monet planetoidit (ja ensisatelliitit) ovat saattaneet kerran lähteä kiertoradalle, josta myöhemmin tuli epävakaa. He olisivat voineet törmätä keskenään tai poistua järjestelmästään läheisissä kohtaamisissa muiden kanssa. Saturnuksen tapauksessa on mahdollista, että ne olisivat voineet häiriintyä vuoroveden lähestyessä Saturnuksen painovoimaa ja muodostuneita rengasjärjestelmiä. Lähempänä maapallon aluetta, jota kutsutaan nimellä “Roche-vyöhyke”, Saturnin vuorovesiveto estää proto-satelliitin muodostumisen rengashiukkasista. Jotta rengas törmäysteoria vastaisi Cassinin kuvaa, Iapetus piti olla yksi näistä kuista epävakaalla kiertoradalla.
Todisteet osoittavat tosiasian, että jokin muutti Iapetuksen kiertorataa ennen törmäämistä rengasmateriaaliin. Jos tätä ei olisi tapahtunut, rengas olisi sopeutunut Iapetuksen painovoimaan, minkä osoittavat tällä hetkellä renkaisiin upotetut satelliitit. Näiden satelliittien tapauksessa - törmäystilannetta ei voi tapahtua. Iapetus-olosuhteissa sen kiertorata oli välttämättä epäkeskinen, tai Iapetus-renkaan hiukkasten välillä ei olisi nopeuseroja ja taas - törmäyksiä ei tapahdu.
Renkaalla tapahtuva isku viittaa myös siihen, että muuttuneella kiertoradalla oli perisaturnium Rochen vyöhykkeen ulkoreunalla, missä renkaat voivat olla pidemmän aikaa. Tämä on vihje siitä, että Iapetus oli melko todennäköisesti paljon lähempänä Saturnusta kuin sen nykyinen kiertorata. "Kuoren olemassaolo viittaa siihen, että Iapetuksen kiertorata törmäyshetkellä oli päiväntasaajan mukainen", sanoo Freire, "muuten nykyisessä kaltevuudessaan törmäys renkaan kanssa ei tuottaisi terävää reunaa, vaan jotain enemmän kuin viisas tumma pinnoite. johtavasta pallonpuoliskosta. ” Yhteenvetona voidaan todeta, että päiväntasaajan ja epäkeskeisen kiertoradan satelliitilla on erittäin suuri todennäköisyys vuorovaikutukseen edelleen muiden satelliittien kanssa - mikä tarjoaa keinot vaihtaa jälleen toiselle kiertoradalle.
Nyt kun olemme asettaneet aseman, miten tämän ainutlaatuisen kamaran otetut kuvat tukevat teoriaa? Freire: n mukaan "rengas törmäyksen skenaario tuottaa luonnollisesti lineaarisen piirteen tarkalleen päiväntasaajalla: tämä on rengastason ja kuun pinnan geometrinen leikkaus (aiemmin) päiväntasaajan kiertoradalla." Tektoniikkaa on harkittu erittäin huolellisesti, mutta tällainen täysin lineaarinen muodostuminen - joka sijaitsee tarkalleen päiväntasaajalla - ei todennäköisesti johdu tektonisista prosesseista, ja Iapetus ei osoita merkkejä vulkaanisesta aktiivisuudesta.
"Toinen kamaran tärkeä ominaisuus on, että sen korkeus vaihtelee erittäin hitaasti pituudella", Freire sanoo. "Tätä voidaan odottaa materiaalin laskeutumisesta renkaasta, mutta tällaista vakiokorkeutta ei ole koskaan havaittu mistään tektoonisesta ominaisuudesta. Jos kuoren alkuperä oli tektonista ja edelsi tummaa päällystettä, sen ei tulisi välttämättä rajoittua Cassini Regioon. Jos se myöhemmin päällystää, niin Iapetuksen sisätilan yläpuolelta rakennettavan kuoren tulisi olla paljon kirkkaampi kuin ympäröivä pinta. "
Cassini-kuvantamisen tarjoamista tiedoista on annettu huomattava analyysi. Harjanteen pituussuuntainen pituus on alle 180 astetta, mikä viittaa siihen, että Iapetus ei koskaan ollut täysin rengasalueen sisällä - mikä osoittaa, että se vain törmäsi renkaan reunan kanssa. Taivaallisen mekaniikan näkökohdat osoittavat, että törmäyksen renkaan reunan kanssa olisi pitänyt aiheuttaa hiukkasen iskujen itään suuntaan kohdistuva vaikutus satelliitin pintaan nähden. "Tämä on tärkeä havaittu tosiasia: vaikka Cassini Regio on symmetrinen suhteessa kuoreen pohjois-etelä-suunnassa, se ei ole niin itään / länteen." Tämä törmäysmalli viittaa siihen, että kamara olisi korkeampi länsipuolella, missä iskut olisivat lähempänä pystysuoraa, ja sitten hitaasti etenevän kohti itää - tosiasia, jota kuvat tukevat. Kun miljoonia iskuporaateita muodostuu joka toinen sekunti viivaa pitkin, tästä kuviosta tulee erehtymätön. Iskuissa olevien hiukkasten sisältämien jäiden sublimointi tuottaisi ohimenevän ilmapiirin, jolla on voimakas painegradientti kamaran ulkopuolelta. Tämä kaltevuus tuottaisi nopeita tuulia, jotka kykenevät kuljettamaan hienoa pölyä. Freire sanoo: "Hypoteesissamme tällaisten tuulien keräämä pöly on alueen Cassini Regio -nimisen alueen tummaa pinnoitetta." Tällaista skenaariota tukevat muut todisteet: ”Cassini Region reunalla havaitut tummat raidat osoittavat, että päiväntasaajan puhaltama tuuli laski” pölyn ”. Voimme olla varmoja tästä, koska Cassini-kuvat osoittavat selvästi, että pöly on laskeutunut alaspäin kraatterin vanteista. " Tätä ei voida seurata hiukkasten ballistisella lennolla päiväntasaajasta, kuten Cassini Imaging -ryhmän johtaja Carolyn Porco ehdotti. Sitä ei voida tuottaa nykypäivän Iapetuksessa, koska siinä ei ole ilmapiiriä. Päätelmä siitä, että ohimenevä ilmapiiri on kerran olemassa, tulee väistämättömäksi.
Voisiko nämä jännittävät havainnot todella olla aikaisemmasta vaikutelmasta yhden Saturnuksen renkaan kanssa? Vihjeiden näyttävät varmasti tekevän palapelin palat sopivasti yhteen. Paulo Freiren kaltaisten tutkijoiden tekemän työn ansiosta olemme voineet ratkaista 333 vuotta vanhan aurinkokunnan mysteerin.
Kirjoittanut Tammy Plotner, kiitos paljon Paulo Freirelle hänen avustamistaan.
