Saturna mēness Iapetus un tā dīvainā “āda”. Attēla kredīts: NASA / JPL / SSI. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Vai novērotājam ir kāda noslēpumaināka un skaistāka planēta nekā Saturns? Kamēr visiem četriem mūsu saules enerģijas sistēmas enerģijas milžiem ir gredzenu sistēma, no Zemes var redzēt tikai Saturna spēkus. Sētas astronomi jau sen ir saviļņoti kā liecinieki tā diviem spilgtajiem gredzeniem un tumšajai Cassini nodaļai, savukārt observatorijas teleskopi ir identificējuši daudzus atsevišķus gredzenus un spraugas. Tikai astoņdesmito gadu sākumā, kad Voyager padarīja to par “lidojošu”, mēs zinājām vairāk nekā tūkstoti individuālu gredzenu, kurus saista Saturna un tā daudzo mazo pavadoņu smagums. Gredzeni paši par sevi ir nekas cits kā ledainas daļiņas, kuru lielums svārstās no putekļu kustībām līdz laukakmeņiem. Pievienošanās šai sarežģītajai dejai ir satelīti - no Merkura lieluma atmosfēras Titāna līdz buksēšanai, ekscentriski riņķojot pa Hiperionu. Kopš 18. gadsimta beigām mēs zinām Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea un Iapetus. Mūsu pētījumi atklāja, ka četriem pavadoņiem ir galvenā loma Saturna gredzenu sistēmas veidošanā - Panam, Atasam, Pandorai un Prometejam. Mēs zinām, ka Enceladus ļoti atstarojošo virsmu veido ledus un ka Iapetus viena puse ir daudz gaišāka nekā otra ...
Iespējams, ka viņš ir savācis gredzenu, jo tas slaucīja izmaiņas orbītā.
Kopš tā atklāšanas 1672. gadā mēs esam zinājuši, ka Iapetus vadošā puslode ir pilnīgi tumšāka nekā aizmugurējā puse. Pateicoties Cassini misijas attēliem, kas uzņemti 2004. gada decembrī, Iapetus tumšajā pusē ir atklāta liela ekvatoriāla grēda.
Saskaņā ar ģeofizisko pētījumu vēstuli, ko 29. aprīlī iesniedza Paulo C.C. Arecibo observatorijas Freire, “… šis grēda un puslodes tumšais pārklājums, uz kura tas atrodas, ir savstarpēji cieši saistīti un ir sadursmes ar pirmatnējā Saturna gredzena malu rezultāts, ko galu galā izraisa pēkšņas Iapetus orbītas izmaiņas. ”. Freire saka: “Tā kā tās unikālā rakstura dēļ mēs turpmāk atsauksimies uz Iapetus ekvatoriālo kalnu vienkārši kā“ Rindge ”, lai nozīmētu, ka šī īpašība nav grēda šī vārda parastajā nozīmē; t.i., kalnu ķēde, ko izraisa tektoniskais process. Šis modelis dabiski izskaidro visas šī satelīta unikālās īpašības; un, iespējams, tas ir risinājums vienam no vecākajiem noslēpumiem Saules sistēmas astronomijā. ”
Viens no Cassini lidošanas attēlu zinātniskajiem mērķiem bija nedaudz atklāt Iapetus tumšo pusi, sauktu par Cassini Regio. Pētnieku pārsteigumam tas atklāja lielisku ekvatoriālo grēdu atšķirībā no visa cita, kas atrodams Saules sistēmā - grēdu, kas ir tik simetriska attiecībā pret Cassini Regio, ka abas pazīmes ir jāsaista, kā iepriekš atzina Carolyn Porco - Cassini vadītāja Attēlveidošanas komanda. Lielākā daļa norāžu norāda uz to, kā gredzenu sistēma un veidojošie mēneši savulaik riņķoja pa pašu Saturnu.
Pašreizējā izpratne par Saules sistēmas veidošanos (un mazākā mērogā - Saturna sistēma) norāda, ka daudzi planetoīdi (un proto-pavadoņi) kādreiz varēja sākties orbītā, kas vēlāk kļuva nestabila. Viņi varēja būt sadūrušies viens ar otru vai izmesti no viņu sistēmas ciešās tikšanās laikā ar citiem. Saturna gadījumā ir iespējams, ka tie varētu būt plūdmaiņu traucējumi, tuvojoties Saturna gravitācijai un veidojot gredzenu sistēmas. Tuvāk planētai, apgabalā, kas pazīstams kā “Roche Zone”, Saturna plūdmaiņas vilkšana novērš proto-satelīta veidošanos no gredzena daļiņām. Lai gredzenu sadursmes teorija atbilstu Cassini attēlam, Iapetusam bija jābūt vienam no šiem pavadoņiem ar nestabilām orbītām.
Pierādījumi norāda uz faktu, ka pirms sadursmes ar gredzena materiālu kaut kas mainīja Iapetus orbītu. Ja tas nebūtu noticis, gredzens būtu pielāgojies Iapetus gravitācijai, par ko liecina satelīti, kas pašlaik atrodas gredzenos. Šo satelītu gadījumā nevar notikt sadursmes scenārijs. Iapetus apstākļos tā orbīta bija obligāti ekscentriska, vai arī starp Iapetus un gredzena daļiņām nepastāvētu ātruma atšķirības un atkal - nekādas sadursmes nenotiktu.
Trieciens ar gredzenu arī liek domāt, ka šai mainītajai orbītā bija perisaturnijs Roche zonas ārējā malā, kur gredzeni var pastāvēt ilgāku laika periodu. Tas ir pavediens, ka Iapetus, iespējams, bija daudz tuvāk Saturnam nekā tā pašreizējā orbīta. “Mizas esamība liek domāt, ka Iapetus orbīta sadursmes laikā bija ekvatoriāla,” saka Freire, “pretējā gadījumā ar pašreizējo slīpumu sadursme ar gredzenu neradītu asu malu, bet gan kaut ko vairāk kā prātīgu tumšu pārklājumu. vadošās puslodes. ” Noslēgumā jāsaka, ka satelītam ar ekvatoriālo un ekscentrisko orbītu ir ļoti liela iespējamība turpināt mijiedarbību ar citiem satelītiem - nodrošinot līdzekļus, lai atkal mainītos uz citu orbītu.
Tagad, kad esam uzstādījuši posmu, kā šīs unikālās mizas attēli atbalsta teoriju? Pēc Freire teiktā, “gredzena sadursmju scenārijs dabiski rada lineāru pazīmi tieši pie ekvatora: tas ir gredzena plaknes un mēness virsmas ģeometriskais krustojums ar (iepriekš) ekvatoriālo orbītu.” Ļoti rūpīga tika apsvērta tektonika, taču šāds perfekti lineārs veidojums, kas atrodas tieši pie ekvatora, maz ticams, ka radīsies tektonisko procesu rezultātā, un Iapetus neliecina par vulkāniskās aktivitātes pazīmēm.
"Vēl viena mizas galvenā iezīme ir tā, ka tās augstums mainās ļoti lēni ar garumu," saka Freire, "To var sagaidīt no materiāla nogulsnēšanās no gredzena, taču šāds nemainīgs augstums nekad nav novērots nevienai tektoniskai īpašībai. Ja mizas izcelsme bija tektoniska un pirms tumšā pārklājuma, tad tai noteikti nav jāaprobežojas tikai ar Cassini Regio. Ja tas nokavēja pārklājumu, tad ādai, kas būvēta no Iapetus iekšpuses apšuvuma, vajadzētu būt daudz gaišākai nekā apkārtējā virsma. ”
Cassini attēlveidošanas sniegtā informācija ir daudz analizēta. Grēdas garenvirzienā ir mazāks par 180 grādiem, kas liecina, ka Iapetus nekad nebija pilnībā atradies gredzena reģionā - tas norāda, ka tas vienkārši sadūrās ar gredzena malu. Debesu mehānikas apsvērumi norāda, ka sadursmei ar gredzena malu vajadzēja izraisīt daļiņas triecienu austrumu virzienā attiecībā pret satelīta virsmu. "Tas ir nozīmīgs novērots fakts: lai arī Cassini Regio ir simetrisks attiecībā pret mizu ziemeļu / dienvidu virzienā, tas nav tik austrumu / rietumu virzienā." Šis sadursmes modelis liek domāt, ka miza būtu garāka rietumu pusē, kur triecieni bija tuvāk vertikālajai, un pēc tam lēnām novirzītos, virzoties uz austrumiem - fakts, ko atbalsta attēli. Ja miljoniem trieciena krāteru tiek veidoti katru sekundi pa līniju, šis modelis kļūs nekļūdīgs. Ledus sublimācija, kas atrodas trieciendaļiņās, radīs īslaicīgu atmosfēru ar spēcīgu spiediena gradientu prom no ādas. Šis gradients radītu ātru vēju, kas spēj pārvadāt smalkus putekļus. Freire saka: "Pēc mūsu hipotēzes putekļi, ko nogulsnē šādi vēji, ir tumšais pārklājums reģionā, ko šodien sauc par Cassini Regio." Šādu scenāriju apstiprina citi pierādījumi: “Tumšās svītras, kas novērotas Cassini Regio malā, norāda, ka“ putekļi ”no ekvatora pūš vējam. Par to mēs varam būt pārliecināti, jo Cassini attēlos skaidri redzams, ka putekļi tiek nogulsnēti uz leju no krātera loka. ” To nevar izskaidrot ar daļiņu ballistisko lidojumu no ekvatora, kā to ierosināja Cassini attēlveidošanas grupas vadītājs Karolīns Porko. Mūsdienu Iapetus to nevar ražot, jo tajā nav atmosfēras. Secinājums, ka reiz pastāvēja pārejoša atmosfēra, kļūst neizbēgams.
Vai šie aizraujošie atradumi tiešām varētu būt no agrākas ietekmes ar kādu no Saturna gredzeniem? Šķiet, ka pavedieni liek mīklas gabaliņiem glīti saderēt. Pateicoties darbam, ko veikuši tādi pētnieki kā Paulo Freire, iespējams, mēs esam atrisinājuši 333 gadus vecu Saules sistēmas noslēpumu.
Raksta Tamijs Plotners, sakot lielu paldies Paulo Freire par viņa ieguldījumu.
