Saturns måne Iapetus og dets underlige "rindge". Billedkredit: NASA / JPL / SSI. Klik for at forstørre.
Er der nogen mere mystisk og smuk planet for observatøren end Saturn? Mens alle fire gasgiganter i vores solsystem har et ringsystem, kan kun Saturns ses fra Jorden. Baghaven astronomer har længe været begejstrede for at være vidne til dets to lyse ringe og den mørke Cassini-division, mens observatorieteleskoper har identificeret mange separate ringe og huller. Først i begyndelsen af 1980'erne, da Voyager gjorde det til "fly-by", var vi opmærksomme på mere end tusind individuelle ringe bundet af Saturns tyngdekraft og dens mange små måner. Ringe i sig selv er intet andet end iskolde partikler, der strækker sig i størrelse fra støvmotor til stenblokke. I denne komplicerede dans deltager satellitterne - fra kviksølvstørrelse i atmosfæren Titan til tumlende, excentrisk kredsløb om Hyperion. Siden slutningen af det 18. århundrede har vi kendt Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea og Iapetus. Vores undersøgelser har afsløret, at fire af månerne spiller en nøglerolle i udformningen af Saturns ringsystem - Pan, Atas, Pandora og Prometheus. Vi ved, at Enceladus 'meget reflekterende overflade består af is, og at Iapetus er meget lysere på den ene side end den anden ...
Og måske har samlet en ring, da den fejede gennem orbitalændringer.
Fra tidspunktet for opdagelsen i 1672 har vi været klar over, at den ledende halvkugle af Iapetus fuldt ud er en mørkere styrke end den bageste side. Takket være Cassini-missionens billeder, der blev taget i december 2004, er tilstedeværelsen af en stor ækvatorial kam opdaget på Iapetus 'mørke side.
I henhold til et geofysisk forskningsbrev, der blev forelagt den 29. april af Paulo C.C. Freire fra Arecibo-observatoriet, “... denne ryg og den mørke belægning af den halvkugle, hvorpå den ligger, er tæt sammenkoblet og er resultatet af en kollision med kanten af en primordial Saturnian ring, som i sidste ende er forårsaget af en pludselig ændring af Iapetus bane ”. Siger Freire, “På grund af sin unikke natur, vil vi i det følgende henvise til den ekvatoriale rygge af Iapetus simpelthen som” the Rindge ”for at betyde, at denne funktion ikke er en højderyg i den sædvanlige forstand af udtrykket; dvs. en bjergkæde forårsaget af tektonisk proces. Denne model forklarer naturligvis alle de unikke egenskaber ved denne satellit; og er sandsynligvis løsningen på et af de ældste mysterier inden for solsystemets astronomi. ”
Et af de videnskabelige mål med Cassini fly-by-billeddannelse var at kaste lys over Iapetus 'mørke side, kaldet Cassini Regio. Til forskernes overraskelse afslørede det en stor ækvatorial ryg i modsætning til alt andet, der findes i solsystemet - en ryg så symmetrisk i forhold til Cassini Regio, at de to funktioner skal være forbundet, som tidligere anerkendt af Carolyn Porco - leder af Cassini Billedteam. Størstedelen af ledetrådene peger på, hvordan ringsystemet og de dannende måner en gang kredsede om Saturn selv.
Den nuværende forståelse af dannelsen af solsystemet (og i mindre skala det Saturniske system) indikerer, at mange planetoider (og protosatellitter) måske en gang er startet i kredsløb, der senere blev ustabile. De kunne have kollideret med hinanden eller blive kastet ud af deres system ved tæt møder med andre. I tilfælde af Saturn er det muligt, at de kunne have været tidligt afbrudt, når de nærmet sig Saturns tyngdekraft og dannede ringsystemer. Tættere på planeten, i et område, der er kendt som "Roche Zone", forhindrer Saturns tidevandstryk fra proto-satellitsdannelse fra ringpartikler. For at ringekollisionsteorien skulle matche det, som Cassini har afbildet, måtte Iapetus have været en af disse måner med ustabile baner.
Bevis peger på det faktum, at noget ændrede Iapetus 'bane, før det kolliderede med ringmateriale. Hvis dette ikke var sket, ville ringen have tilpasset sig Iapetus 'tyngdekraft, som det fremgår af satellitter, der i øjeblikket er indlejret i ringene. I tilfælde af disse satellitter - der kan ikke forekomme et kollisionsscenarie. I Iapetus 'omstændighed var dens bane nødvendigvis excentrisk, eller der ville ikke være nogen hastighedsforskelle mellem Iapetus og ringpartiklerne og igen - ingen sammenstød ville forekomme.
En påvirkning med en ring antyder også, at denne ændrede bane havde et perisaturnium i den ydre kant af Roche Zone, hvor ringe kan eksistere i længere perioder. Dette er en anelse om, at Iapetus sandsynligvis var meget tættere på Saturn end dens nuværende bane. ”Eksistensen af skorpe antyder, at Iapetus bane på tidspunktet for kollisionen var ækvatorial,” siger Freire, ”ellers ville en kollision med en ring med sin nuværende tilbøjelighed ikke give en skarp kant, men noget mere som en pisket mørk belægning af den førende halvkugle. ” Afslutningsvis har en satellit med en ækvatorial og excentrisk bane en meget stor sandsynlighed for at interagere yderligere med andre satellitter - hvilket giver midlerne til at skifte igen til en anden bane.
Nu hvor vi har sat scenen, hvordan understøtter billederne, der er taget af denne unikke rindge teorien? Ifølge Freire, "Ringkollisionsscenariet producerer naturligvis et lineært træk nøjagtigt ved ækvator: dette er den geometriske skæringspunkt mellem et ringplan og en månes overflade med en (tidligere) ækvatororbane." Der er taget meget omhyggelig hensyn til tektonik, men en sådan perfekt lineær formation - beliggende nøjagtigt ved ækvator - vil sandsynligvis ikke være resultatet af tektoniske processer, og Iapetus viser ingen tegn på vulkansk aktivitet.
”Et andet vigtigt træk ved skorpen er, at dens højde varierer ekstremt langsomt med længdegraden,” siger Freire, ”Dette kan forventes ved afsætning af materiale fra en ring, men en sådan konstant højde er aldrig blevet observeret for nogen tektonisk funktion. Hvis oprindelsen af skorpen var tektonisk og gik forud for den mørke belægning, bør den ikke nødvendigvis begrænses til Cassini Regio. Hvis den efterdates overtrækket, skal randen, der bygges fra en opwelling fra det indre af Iapetus, være meget lysere end den omgivende overflade. ”
Der er givet en betydelig analyse af de oplysninger, Cassini-billeddannelse har leveret. Ryggenes længderetning er mindre end 180 grader, hvilket antyder, at Iapetus aldrig var helt inde i ringområdet - hvilket indikerer, at det lige kolliderede med en ringkant. Overvejelser ved himmelmekanik indikerer, at en kollision med en ringkant burde have forårsaget en bevægelse mod partiens påvirkninger i øst i forhold til satellitoverfladen. ”Dette står for et vigtigt observeret faktum: selvom Cassini Regio er symmetrisk i forhold til skorpen i nord / syd retning, er det ikke sådan i øst / vest retning.” Denne kollisionsmodel antyder, at skorpen ville være højere på den vestlige side, hvor påvirkningerne var tættere på lodret, og derefter langsomt ville falde hen mod øst - et faktum understøttet af billederne. Når der dannes millioner af slagkratre hvert sekund langs en linje, ville dette mønster blive umiskendeligt. Sublimering af isene indeholdt i de påvirkende partikler ville frembringe en kortvarig atmosfære med en stærk trykgradient væk fra skorpen. Denne gradient ville producere hurtige vinde, der er i stand til at bære fint støv. Freire siger, "I vores hypotese er det støv, der afsættes af sådanne vinde, den mørke belægning i den region, der i dag er kendt som Cassini Regio." Et sådant scenario understøttes af andre beviser: ”De mørke striber, der blev observeret ved kanten af Cassini Regio, tyder på, at det var en vind, der blæste fra ækvator, der afsatte 'støvet'. Vi kan være sikre på dette, fordi Cassini-billeder viser tydeligt, at støvet afsættes nedad fra kraterfælgene. ” Dette kan ikke redegøres for ved ballistisk flugt af partiklerne fra ækvator, som foreslået af lederen af Cassini Imaging Team, Carolyn Porco. Det kan ikke produceres i nutidens Iapetus, da det ikke har nogen atmosfære. Konklusionen om, at der en gang var en kortvarig atmosfære, bliver uundgåelig.
Kunne disse spændende fund virkelig komme fra en tidligere påvirkning med en af Saturns ringe? Ledetrådene ser bestemt ud til at få brikkerne i puslespillet til at passe sammen. Takket være arbejde udført af forskere som Paulo Freire, har vi muligvis løst et 333 år gammelt solsystemmysterium.
Skrevet af Tammy Plotner, med mange tak til Paulo Freire for hans bidrag.
