Saturns måne Iapetus og den merkelige "rindge". Bildekreditt: NASA / JPL / SSI. Klikk for å forstørre.
Er det noe mer mystisk og vakker planet for observatøren enn Saturn? Mens alle fire gassgigantene i solsystemet vårt har et ringsystem, er det bare Saturns som kan sees fra Jorden. Bakgårdsastronomer har lenge vært begeistret for å være vitne til dens to lyse ringer og den mørke Cassini-divisjonen, mens observatorieteleskoper har identifisert mange separate ringer og gap. Ikke før på begynnelsen av 1980-tallet, da Voyager gjorde det "fly-by", var vi klar over mer enn tusen individuelle ringer bundet av tyngdekraften til Saturn og dens mange små måner. Selve ringene er ikke annet enn isete partikler som strekker seg i størrelse fra støvmotor til steinblokker. Satellittene deltar i denne kompliserte dansen - fra Mercury-størrelse atmosfærisk Titan til tumlende, eksentrisk omløpende Hyperion. Siden slutten av 1700-tallet har vi kjent til Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea og Iapetus. Studiene våre har avslørt at fire av månene spiller en nøkkelrolle i utformingen av Saturns ringsystem - Pan, Atas, Pandora og Prometheus. Vi vet at Enceladus 'veldig reflekterende overflate består av is og at Iapetus er mye lysere den ene siden enn den andre ...
Og kan ha samlet en ring da den feide gjennom orbitale forandringer.
Fra oppdagelsen i 1672 har vi vært klar over at den ledende halvkule av Iapetus fullt ut er mørkere enn baksiden. Takket være Cassini-oppdragets bilder som ble tatt i desember 2004, er tilstedeværelsen av en stor ekvatorial ås oppdaget på Iapetus 'mørke side.
I følge et geofysisk forskningsbrev sendt inn 29. april av Paulo C.C. Freire fra Arecibo Observatory, “... denne ryggen og det mørke belegget på halvkulen som den ligger på er tett sammenkoblet og er et resultat av en kollisjon med kanten av en urskinnelig Saturnian ring, til slutt forårsaket av en plutselig endring i Iapetus bane ”. Freire sier: "På grunn av sin unike natur, vil vi fremover referere til ekvatorialryggen til Iapetus ganske enkelt som" the Rindge "for å bety at denne funksjonen ikke er en ås i den vanlige betydningen av begrepet; dvs. en fjellkjede forårsaket av tektonisk prosess. Denne modellen forklarer naturlig nok alle de unike egenskapene til denne satellitten; og er sannsynligvis løsningen på et av de eldste mysteriene innen solsystemastronomi. ”
Et av de vitenskapelige målene med Cassini fly-by-avbildning var å kaste lys over Iapetus 'mørke side, kalt Cassini Regio. Til forskernes overraskelse avslørte det en stor ekvatorial ås i motsetning til noe annet som finnes i solsystemet - en ås så symmetrisk i forhold til Cassini Regio at de to funksjonene må kobles sammen, som tidligere erkjent av Carolyn Porco - leder av Cassini Bildeteam. De fleste ledetrådene peker på hvordan ringsystemet og de dannende månene en gang gikk i bane rundt Saturn selv.
Nåværende forståelse av dannelsen av solsystemet (og i mindre skala, det Saturniske systemet) indikerer at mange planetoider (og protosatellitter) en gang kan ha startet i baner som senere ble ustabile. De kunne ha kollidert med hverandre, eller blitt kastet ut av systemet sitt av tette møter med andre. Når det gjelder Saturn, er det mulig at de kunne ha blitt tidevis forstyrret når de nærmet seg Saturns tyngdekraft og dannet ringsystemer. Nær tid til planeten, i et område kjent som "Roche Zone", forhindrer tidevannstrekket til Saturn at proto-satellittdannelse fra ringpartikler. For at ringkollisjonsteorien skulle samsvare med det Cassini har avbildet, måtte Iapetus ha vært en av disse månene med ustabile baner.
Bevis peker på det faktum at noe endret Iapetus bane før han kolliderte med ringmateriale. Hadde ikke dette skjedd, ville ringen ha justert seg etter Iapetus 'tyngdekraft som det fremgår av satellitter som for øyeblikket er innebygd i ringene. Når det gjelder disse satellittene - kan ingen kollisjonsscenario oppstå. I Iapetus 'omstendighet var bane nødvendigvis eksentrisk, eller ingen hastighetsforskjeller ville eksistere mellom Iapetus og ringpartiklene, og igjen - ingen kollisjoner ville oppstå.
En påvirkning med en ring antyder også at denne endrede bane hadde et perisaturnium i ytterkanten av Roche Zone, der ringer kan eksistere i lengre tid. Dette er en anelse om at Iapetus ganske sannsynligvis var mye nærmere Saturn enn dens nåværende bane. "Eksistensen av skorpen antyder at Iapetus-bane på kollisjonstidspunktet var ekvatorial," sier Freire, "ellers ville en kollisjon med en ring med sin nåværende tilbøyelse ikke gi en skarp kant, men noe mer som et sprøtt mørkt belegg av den ledende halvkule. ” Avslutningsvis har en satellitt med en ekvatorial og eksentrisk bane en veldig stor sannsynlighet for å samhandle videre med andre satellitter - noe som gir midler til å endre seg igjen til en annen bane.
Nå som vi har satt scenen, hvordan støtter bildene som er tatt av denne unike randen teorien? Ifølge Freire, "Ringkollisjonsscenariet gir naturlig nok en lineær funksjon nøyaktig ved ekvator: dette er det geometriske krysset mellom et ringplan og overflaten til en måne med en (tidligere) ekvatorial bane." Det er tatt veldig nøye hensyn til tektonikk, men en så perfekt lineær formasjon - som ligger nøyaktig ved ekvator - vil sannsynligvis ikke være resultat av tektoniske prosesser, og Iapetus viser ingen tegn til vulkansk aktivitet.
"Et annet sentralt trekk ved skorpen er at høyden varierer ekstremt langsomt med lengdegrad," sier Freire, "dette kan forventes av avsetning av materiale fra en ring, men en så konstant høyde har aldri blitt observert for noen tektoniske trekk. Hvis opprinnelsen til skorpen var tektonisk og gikk foran det mørke belegget, bør det ikke nødvendigvis begrenses til Cassini Regio. Hvis det etterdates belegget, så skal skorpa som bygges fra en bolig fra det indre av Iapetus være mye lysere enn overflaten. ”
Det er gitt betydelig analyse av informasjonen som Cassini-avbildning har gitt. Lengden på ryggen er mindre enn 180 grader, noe som antyder at Iapetus aldri var helt inne i ringområdet - noe som indikerer at det bare kolliderte med en ringkant. Himmelens mekaniske betraktninger indikerer at en kollisjon med en ringkant burde ha forårsaket bevegelse østover av partikkelenes påvirkning i forhold til overflaten til satellitten. "Dette står for et viktig observert faktum: selv om Cassini Regio er symmetrisk i forhold til skorpen i nord / sør retning, er det ikke slik i øst / vest retning." Denne kollisjonsmodellen antyder at skorpen ville være høyere på den vestlige siden der påvirkningene var nærmere vertikalt og deretter langsomt ville rive seg mot øst - et faktum støttet av bildene. Når millioner av slagkratere dannes hvert sekund langs en linje, vil dette mønsteret bli umiskjennelig. Sublimasjonen av isene som er inneholdt i de påvirkende partiklene, ville gi en forbigående atmosfære, med en sterk trykkgradient bort fra skorpen. Denne gradienten ville gi raske vinder som er i stand til å bære fint støv. Freire sier: "I vår hypotese er støvet som avsettes av slike vinder det mørke belegget i regionen kjent i dag som Cassini Regio." Et slikt scenario understøttes av andre bevis: “De mørke stripene observert i utkanten av Cassini Regio indikerer at det var en vind som blåste fra ekvator som avsatte‘ støvet ’. Vi kan være sikre på dette fordi Cassini-bilder viser tydelig at støvet avsettes nedover fra kraterfelgene. ” Dette kan ikke redegjøres for ved ballistisk flyging av partiklene fra ekvator, som foreslått av lederen for Cassini Imaging Team, Carolyn Porco. Den kan ikke produseres i dagens Iapetus, siden den ikke har noen atmosfære. Konklusjonen om at en forbigående atmosfære en gang eksisterte, blir uunngåelig.
Kan disse spennende funnene virkelig komme fra en tidligere innvirkning med en av Saturns ringer? Ledetrådene ser ut til å gjøre at brikkene i puslespillet passer pent sammen. Takket være arbeid utført av forskere som Paulo Freire, kan vi ha løst et 333 år gammelt mysterium om solsystemet.
Skrevet av Tammy Plotner, med mange takk til Paulo Freire for hans bidrag.
