Saturnov mesiac Iapetus a jeho podivné „prelisy“. Obrazový kredit: NASA / JPL / SSI. Klikni na zväčšenie.
Existuje pre pozorovateľa ešte viac záhadnejšia a prekrásnejšia planéta ako Saturn? Zatiaľ čo všetky štyri plynové giganty v našej slnečnej sústave majú kruhový systém, zo Zeme sú vidieť iba Saturnove. Astronómovia na záhrade boli už dlho nadšení, že boli svedkami jeho dvoch jasných prstencov a tmavej divízie Cassini, zatiaľ čo observatóriá pozorovali veľa samostatných prstencov a medzier. Až na začiatku osemdesiatych rokov, keď Voyager urobil „prelet“, sme si boli vedomí viac ako tisíc jednotlivých krúžkov viazaných gravitáciou Saturn a jeho mnohých malých mesiacov. Samotné prstene nie sú nič iné ako ľadové častice siahajúce od prachových motívov po balvany. V tomto zložitom tanci sa spájajú satelity - od atmosférického Titanu veľkosti ortuti po omračovanie, excentricky obiehajúce Hyperion. Od konca 18. storočia poznáme Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea a Iapetus. Naše štúdie odhalili, že štyri z mesiacov hrajú kľúčovú úlohu pri formovaní Saturnovho prstencového systému - Pan, Atas, Pandora a Prometheus. Vieme, že vysoko reflexný povrch Enceladusu pozostáva z ľadu a že Iapetus je na jednej strane oveľa jasnejší ako na druhej strane ...
A mohol zhromaždiť prsteň, keď prešiel orbitálnymi zmenami.
Od svojho objavenia v roku 1672 sme si boli vedomí, že popredná hemisféra Iapeta je úplne temnejšia ako zadná strana. Vďaka snímkam misie Cassini z decembra 2004 bola na temnej strane Iapeta odhalená prítomnosť veľkého rovníkového hrebeňa.
Podľa listu Geofyzikálneho výskumu, ktorý 29. apríla predložil Paulo C.C. Freire of Arecibo Observatory, „… tento hrebeň a tmavý povlak hemisféry, na ktorej leží, sú úzko prepojené a sú výsledkom kolízie s okrajom pravekého Saturnského prstenca, ktorý je nakoniec spôsobený náhlou zmenou obežnej dráhy Iapeta. ". Freire hovorí: „Vďaka svojej jedinečnej povahe budeme ďalej odkázať na rovníkový hrebeň Iapeta jednoducho ako„ Rindge “, čo znamená, že táto vlastnosť nie je hrebeňom v obvyklom zmysle slova; t. j. horský reťazec spôsobený tektonickým procesom. Tento model prirodzene vysvetľuje všetky jedinečné vlastnosti tohto satelitu; a pravdepodobne je riešením jednej z najstarších záhad astronómie slnečnej sústavy. “
Jedným z vedeckých cieľov zobrazovania pomocou preletu Cassini bolo vrhnúť nejaké svetlo na temnú stranu Iapeta, nazvanú Cassini Regio. Na prekvapenie vedcov odhalil veľký rovníkový hrebeň na rozdiel od všetkého, čo sa nachádza v slnečnej sústave - hrebeň tak symetrický v porovnaní s Cassini Regio, že tieto dva prvky musia byť spojené, ako to už predtým potvrdila Carolyn Porco - hlava Cassini Zobrazovací tím. Väčšina kľúčov poukazuje na to, ako kruhový systém a formujúce mesiace kedysi obiehali okolo Saturnu.
Súčasné chápanie tvorby slnečnej sústavy (a v menšej miere saturnskej sústavy) naznačuje, že mnoho planét (a preto-družíc) mohlo začať raz na obežných dráhach, ktoré sa neskôr stali nestabilnými. Mohli sa zraziť medzi sebou, alebo mohli byť vyhodení zo systému blízkymi stretnutiami s ostatnými. V prípade Saturn je možné, že by sa mohli priblížiť, keď sa priblížili k gravitačným a formovaným prstencovým systémom Saturn. Bližšie k planéte, v oblasti známej ako „Roche zóna“, prílivová sila Saturn zabraňuje tvorbe satelitov z kruhových častíc. Aby teória kolízie prsteňov zodpovedala tomu, čo si Cassini zobrazil, musel byť Iapetus jedným z týchto mesiacov s nestabilnými obežnými dráhami.
Dôkazy poukazujú na skutočnosť, že niečo zmenilo obežnú dráhu Iapetu pred zrážkou s materiálom prstenca. Keby sa tak nestalo, prsteň by sa prispôsobil gravitácii Iapeta, čo dokazujú satelity, ktoré sú v súčasnosti v krúžkoch. V prípade týchto satelitov - nemôže dôjsť ku kolízii. Za okolností Iapetu bola jeho obežná dráha nevyhnutne excentrická, alebo by medzi Iapetom a časticami prstenca neexistovali žiadne rozdiely v rýchlosti a opäť by nedošlo k žiadnym zrážkam.
Náraz s prsteňom tiež naznačuje, že táto zmenená obežná dráha mala perisatúrium na vonkajšom okraji zóny Roche, kde prstene môžu existovať dlhšiu dobu. Toto je vodítko, že Iapetus bol dosť pravdepodobne bližšie k Saturnovi ako jeho súčasná obežná dráha. „Existencia záhybu naznačuje, že obežná dráha Iapetu v čase kolízie bola rovníková,“ hovorí Freire, „inak by kolízia s prsteňom pri súčasnom náklone nevytvorila ostrú hranu, ale niečo ako temný náter s vlnou poprednej pologule. “ Záverom je možné povedať, že satelit s rovníkovou a excentrickou obežnou dráhou má veľmi veľkú pravdepodobnosť ďalšej interakcie s inými satelitmi, čo poskytuje prostriedky na opätovnú zmenu na inú obežnú dráhu.
Teraz, keď sme sa pustili do fázy, ako podporujú snímky nasnímané touto jedinečnou kolériou teóriu? Podľa Freireho „Scenár zrážok prsteňov prirodzene vytvára lineárny prvok presne na rovníku: je to geometrický priesečník roviny kruhu a povrchu mesiaca s (predtým) rovníkovou obežnou dráhou.“ Tektonika bola veľmi starostlivo zvážená, ale takáto dokonale lineárna formácia - umiestnená presne pri rovníku - je nepravdepodobná z tektonických procesov a Iapetus nevykazuje žiadne známky vulkanickej aktivity.
„Ďalším kľúčovým znakom trhliny je to, že jej výška sa mení s dĺžkou veľmi pomaly,“ hovorí Freire, „Dá sa to očakávať od uloženia materiálu z kruhu, ale taká konštantná výška nebola nikdy pozorovaná pre žiadny tektonický znak. Ak bol pôvod kôry tektonický a predchádzal tmavému povlaku, nemalo by sa to nevyhnutne obmedziť na Cassini Regio. Ak by to potiahlo po dátume, potom by štrk, ktorý sa buduje z vrchu z vnútra Iapeta, mal byť omnoho jasnejší ako okolitý povrch. ““
Informácie, ktoré poskytla spoločnosť Cassini imaging, boli poskytnuté značne. Pozdĺžna dĺžka hrebeňa je menšia ako 180 stupňov, čo naznačuje, že Iapetus nebol nikdy úplne vnútri prstencovej oblasti, čo naznačuje, že sa práve zrazilo s okrajom prstenca. Úvahy o nebeskej mechanike naznačujú, že zrážka s okrajom prstenca by mala spôsobiť východný pohyb nárazov častice vo vzťahu k povrchu satelitu. „Toto zodpovedá za dôležitý pozorovaný fakt: hoci Cassini Regio je symetrický vzhľadom na kôru v smere sever / juh, nie je tomu tak v smere východ / západ.“ Tento kolízny model naznačuje, že štrk by bol vyšší na západnej strane, kde boli dopady bližšie k vertikále a potom by sa pomaly odklonil smerom na východ - skutočnosť podporovaná obrázkami. Ak sa každú sekundu vytvoria milióny nárazových kráterov, táto schéma by sa stala nezameniteľnou. Sublimácia ľadov obsiahnutých v nárazových časticiach by vytvorila prechodnú atmosféru so silným tlakovým gradientom smerom od okraja. Tento gradient by spôsobil rýchle vetra schopné prenášať jemný prach. Freire hovorí: „V našej hypotéze je prachom ukladaným takým vetrom tmavý povlak oblasti známej dnes ako Cassini Regio.“ Takýto scenár potvrdzujú aj ďalšie dôkazy: „Tmavé pruhy pozorované na okraji zariadenia Cassini Regio naznačujú, že„ prach “ukladal vietor z rovníka. Môžeme si to byť istí, pretože snímky Cassini jasne ukazujú, že prach sa ukladá smerom dole z okrajov kráteru. “ Toto sa nedá vysvetliť balistickým úletom častíc z rovníka, ako to navrhol vodca Cassini Imaging Team, Carolyn Porco. V súčasnom Iapete sa nedá vyrábať, pretože nemá atmosféru. Záver, že kedysi existovala prechodná atmosféra, sa stáva nevyhnutným.
Mohli by tieto vzrušujúce nálezy skutočne pochádzať z predchádzajúceho dopadu jedného zo Saturnových prstencov? Kľúče určite zrejme robia kúsky skladačky úhľadne. Vďaka práci vedcov, ako je Paulo Freire, sme možno vyriešili záhadu 333-ročnej slnečnej sústavy.
Napísal Tammy Plotner s poďakovaním Paulovi Freireovi za jeho príspevky.
