Το φεγγάρι του Κρόνου Iapetus και το περίεργο «φλοιό» του. Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL / SSI. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Υπάρχει ένας πιο μυστηριώδης και όμορφος πλανήτης για τον παρατηρητή από τον Κρόνο; Ενώ και οι τέσσερις γίγαντες αερίου στο ηλιακό μας σύστημα διαθέτουν σύστημα δακτυλίου, μόνο ο Κρόνος μπορεί να δει από τη Γη. Οι αστρονόμοι του κατωφλιού ήταν από καιρό ενθουσιασμένοι για να δουν τους δύο φωτεινούς δακτυλίους του και τη σκοτεινή διαίρεση Cassini, ενώ τα τηλεσκόπια του παρατηρητηρίου έχουν εντοπίσει πολλά ξεχωριστά δαχτυλίδια και κενά. Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1980 όταν ο Voyager το έκανε «fly-by», γνωρίζαμε περισσότερα από χίλια μεμονωμένα δαχτυλίδια που δεσμεύονται από τη βαρύτητα του Κρόνου και τα πολλά μικρά φεγγάρια του. Οι ίδιοι οι δακτύλιοι δεν είναι τίποτα περισσότερο από παγωμένα σωματίδια που κυμαίνονται σε μέγεθος από μοτίβα σκόνης έως πέτρες. Συμμετέχουν σε αυτόν τον περίπλοκο χορό είναι οι δορυφόροι - από τον ατμοσφαιρικό Τιτάνα σε μέγεθος υδραργύρου έως την ανατροπή, εκκεντρικά σε τροχιά γύρω από το Hyperion. Από τα τέλη του 18ου αιώνα γνωρίζουμε τον Τιτάνα, τον Μίμα, τον Εγκέλαδο, τον Τήθη, τη Διόνη, τη Ρέα και τον Ιάπετο. Οι μελέτες μας αποκάλυψαν ότι τέσσερα από τα φεγγάρια διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη διαμόρφωση του συστήματος δαχτυλιδιών του Κρόνου - Pan, Atas, Pandora και Prometheus. Γνωρίζουμε ότι η εξαιρετικά ανακλαστική επιφάνεια του Enceladus αποτελείται από πάγο και ότι ο Iapetus είναι πολύ πιο φωτεινός από τη μία πλευρά από την άλλη…
Και μπορεί να έχει συλλέξει ένα δαχτυλίδι καθώς σάρωσε τις τροχιακές αλλαγές.
Από την εποχή της ανακάλυψής του το 1672, γνωρίζουμε ότι το κορυφαίο ημισφαίριο του Iapetus είναι εντελώς ένα σκοτεινότερο μέγεθος από την πίσω πλευρά. Χάρη στις εικόνες της αποστολής Cassini που τραβήχτηκαν τον Δεκέμβριο του 2004, η παρουσία μιας μεγάλης κορυφογραμμής του ισημερινού ανακαλύφθηκε στη σκοτεινή πλευρά του Iapetus.
Σύμφωνα με επιστολή γεωφυσικής έρευνας που υποβλήθηκε στις 29 Απριλίου από τον Paulo C.C. Freire of Arecibo Observatory, «… αυτή η κορυφογραμμή και η σκοτεινή επίστρωση του ημισφαιρίου στην οποία βρίσκεται είναι στενά συνδεδεμένες και είναι το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης με την άκρη ενός αρχέγονου Saturnian δαχτυλιδιού, που τελικά προκλήθηκε από μια ξαφνική αλλαγή στην τροχιά του Iapetus ". Λέει ο Freire, «Λόγω της μοναδικής του φύσης, στο εξής θα αναφερθούμε στην ισημερινή κορυφογραμμή του Iapetus απλά ως« το Rindge »για να σημαίνει ότι αυτό το χαρακτηριστικό δεν είναι κορυφογραμμή με τη συνήθη έννοια του όρου. δηλαδή, μια ορεινή αλυσίδα που προκαλείται από τεκτονική διαδικασία. Αυτό το μοντέλο εξηγεί φυσικά όλα τα μοναδικά χαρακτηριστικά αυτού του δορυφόρου. και είναι πιθανώς η λύση σε ένα από τα παλαιότερα μυστήρια στην αστρονομία του ηλιακού συστήματος. "
Ένας από τους επιστημονικούς στόχους της απεικόνισης Cassini fly-by ήταν να ρίξει λίγο φως στη σκοτεινή πλευρά του Iapetus, που ονομάζεται Cassini Regio. Προς έκπληξη των ερευνητών, αποκάλυψε μια μεγάλη ισημερινή κορυφογραμμή σε αντίθεση με οτιδήποτε άλλο βρέθηκε στο ηλιακό σύστημα - μια κορυφογραμμή τόσο συμμετρική σε σχέση με το Cassini Regio που πρέπει να συνδέονται τα δύο χαρακτηριστικά, όπως είχε αναγνωρίσει προηγουμένως η Carolyn Porco - επικεφαλής του Cassini Ομάδα απεικόνισης. Η πλειοψηφία των ενδείξεων δείχνει πώς το σύστημα δακτυλίου και τα φεγγάρια σχηματισμού περιστρέφονταν κάποτε στον ίδιο τον Κρόνο.
Η τρέχουσα κατανόηση του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος (και, σε μικρότερη κλίμακα, το σύστημα του Κρόνου) δείχνει ότι πολλά πλανητοειδή (και πρωτο-δορυφόροι) μπορεί να έχουν αρχίσει κάποτε σε τροχιές που αργότερα έγιναν ασταθείς. Θα μπορούσαν να είχαν συγκρουστεί μεταξύ τους, ή να αποβληθούν από το σύστημά τους από στενές συναντήσεις με άλλους. Στην περίπτωση του Κρόνου, είναι πιθανό να είχαν διαταραχθεί παλιρροιακά όταν πλησίαζαν τη βαρύτητα του Κρόνου και σχημάτιζαν συστήματα δακτυλίου. Πιο κοντά στον πλανήτη, σε μια περιοχή γνωστή ως «Roche Zone», η παλιρροιακή έλξη του Κρόνου αποτρέπει τον σχηματισμό πρωτο-δορυφόρου από σωματίδια δακτυλίου. Προκειμένου η θεωρία σύγκρουσης δακτυλίου να ταιριάζει με αυτό που έχει απεικονίσει ο Cassini, ο Ιάπετος έπρεπε να ήταν ένα από αυτά τα φεγγάρια με ασταθείς τροχιές.
Τα στοιχεία δείχνουν ότι κάτι άλλαξε την τροχιά του Iapetus πριν συγκρούσει με δαχτυλίδι. Εάν αυτό δεν είχε συμβεί, ο δακτύλιος θα είχε προσαρμοστεί στη βαρύτητα του Ιαπότη όπως αποδεικνύεται από τους δορυφόρους που είναι τώρα ενσωματωμένοι στους δακτυλίους. Στην περίπτωση αυτών των δορυφόρων - δεν μπορεί να συμβεί σενάριο σύγκρουσης. Στην περίσταση του Iapetus, η τροχιά του ήταν αναγκαστικά εκκεντρική, ή δεν θα υπήρχαν διαφορές ταχύτητας μεταξύ του Iapetus και των σωματιδίων του δακτυλίου και πάλι - δεν θα συνέβαλαν συγκρούσεις.
Μια πρόσκρουση με ένα δακτύλιο υποδηλώνει επίσης ότι αυτή η αλλαγή τροχιάς είχε ένα περρισατρόνιο στο εξωτερικό άκρο της ζώνης Roche, όπου οι δακτύλιοι μπορούν να υπάρχουν για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους. Αυτή είναι μια ένδειξη ότι ο Ιάπετος ήταν πιθανότατα πολύ πιο κοντά στον Κρόνο από την τρέχουσα τροχιά του. «Η ύπαρξη του φλοιού υποδηλώνει ότι η τροχιά του Ιαπετού κατά τη στιγμή της σύγκρουσης ήταν ισημερινή», λέει ο Freire, «διαφορετικά, με την τρέχουσα κλίση του, μια σύγκρουση με ένα δαχτυλίδι δεν θα παράγει αιχμηρή άκρη, αλλά κάτι περισσότερο σαν μια σοφή σκοτεινή επίστρωση του κορυφαίου ημισφαιρίου. " Συμπερασματικά, ένας δορυφόρος με ισημερινή και εκκεντρική τροχιά έχει πολύ μεγάλη πιθανότητα να αλληλεπιδράσει περισσότερο με άλλους δορυφόρους - παρέχοντας τα μέσα για να αλλάξουμε ξανά σε διαφορετική τροχιά.
Τώρα που έχουμε κάνει το σκηνικό, πώς οι εικόνες που τραβήχτηκαν από αυτό το μοναδικό rindge υποστηρίζουν τη θεωρία; Σύμφωνα με τον Freire, «Το σενάριο συγκρούσεων δακτυλίου παράγει φυσικά ένα γραμμικό χαρακτηριστικό ακριβώς στον ισημερινό: αυτή είναι η γεωμετρική τομή ενός δακτυλίου και της επιφάνειας ενός φεγγαριού με (προηγουμένως) ισημερινή τροχιά». Έχει δοθεί πολύ προσεκτική προσοχή στην τεκτονική, αλλά ένας τέτοιος τέλεια γραμμικός σχηματισμός - που βρίσκεται ακριβώς στον ισημερινό - είναι απίθανο να προκύψει από τεκτονικές διεργασίες και ο Ιάπετος δεν δείχνει σημάδια ηφαιστειακής δραστηριότητας.
«Ένα άλλο βασικό χαρακτηριστικό του άξονα είναι ότι το ύψος του ποικίλλει πολύ αργά με το μήκος», λέει ο Freire, «Αυτό μπορεί να αναμένεται από την απόθεση υλικού από ένα δακτύλιο, αλλά ένα τέτοιο σταθερό ύψος δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ για κανένα τεκτονικό χαρακτηριστικό. Εάν η προέλευση του φλοιού ήταν τεκτονική και προηγήθηκε της σκοτεινής επικάλυψης, τότε δεν πρέπει απαραίτητα να περιορίζεται στο Cassini Regio. Αν έχει χρονομετρήσει την επίστρωση, τότε το άκρο που κατασκευάζεται από μια ανόρθωση από το εσωτερικό του Iapetus θα πρέπει να είναι πολύ πιο φωτεινό από τη γύρω περιοχή. "
Έχει δοθεί σημαντική ανάλυση στις πληροφορίες που παρείχε η απεικόνιση Cassini. Το διαμήκες μήκος της κορυφογραμμής είναι μικρότερο από 180 μοίρες, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο Iapetus δεν ήταν ποτέ πλήρως μέσα στην περιοχή του δακτυλίου - υποδηλώνοντας ότι μόλις συγκρούστηκε με ένα δακτύλιο. Οι θεωρήσεις της ουράνιας μηχανικής δείχνουν ότι μια σύγκρουση με ένα άκρο δακτυλίου θα έπρεπε να είχε προκαλέσει μια ανατολική κίνηση των κρούσεων του σωματιδίου σε σχέση με την επιφάνεια του δορυφόρου. «Αυτό αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό παρατηρηθέν γεγονός: αν και το Cassini Regio είναι συμμετρικό σε σχέση με την κατεύθυνση προς τη βόρεια / νότια κατεύθυνση, δεν είναι έτσι στην ανατολική / δυτική κατεύθυνση.» Αυτό το μοντέλο σύγκρουσης υποδηλώνει ότι το άκρο θα ήταν ψηλότερο στη δυτική πλευρά όπου οι κρούσεις ήταν πιο κοντά στην κατακόρυφη και στη συνέχεια θα έπεφτε αργά προς τα ανατολικά - γεγονός που υποστηρίζεται από τις εικόνες. Με εκατομμύρια κρατήρες πρόσκρουσης να σχηματίζονται κάθε δευτερόλεπτο κατά μήκος μιας γραμμής, αυτό το μοτίβο θα γίνει αδιαμφισβήτητο. Η εξάχνωση των παγωμένων που περιέχονται στα σωματίδια πρόσκρουσης θα παρήγαγε μια παροδική ατμόσφαιρα, με μια ισχυρή κλίση πίεσης μακριά από το άκρο. Αυτή η κλίση θα παράγει γρήγορους ανέμους ικανούς να μεταφέρουν λεπτή σκόνη. Λέει ο Freire, «Στην υπόθεσή μας, η σκόνη που αποτίθεται από αυτούς τους ανέμους είναι η σκοτεινή επίστρωση της περιοχής που είναι γνωστή σήμερα ως Cassini Regio.» Ένα τέτοιο σενάριο υποστηρίζεται από άλλα στοιχεία: «Οι σκοτεινές ραβδώσεις που παρατηρήθηκαν στην άκρη του Cassini Regio δείχνουν ότι ήταν ένας άνεμος που φυσάει από τον ισημερινό που έθεσε τη« σκόνη ». Μπορούμε να είμαστε σίγουροι για αυτό, επειδή οι εικόνες του Cassini δείχνουν ξεκάθαρα ότι η σκόνη εναποτίθεται προς τα κάτω από τις ζάντες του κρατήρα. " Αυτό δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη βαλλιστική πτήση των σωματιδίων από τον ισημερινό, όπως πρότεινε ο αρχηγός της Ομάδας Απεικόνισης Cassini, Carolyn Porco. Δεν μπορεί να παραχθεί στο σημερινό Iapetus, αφού δεν έχει ατμόσφαιρα. Το συμπέρασμα ότι μια προσωρινή ατμόσφαιρα κάποτε υπήρχε γίνεται αναπόφευκτο.
Θα μπορούσαν αυτά τα συναρπαστικά ευρήματα να προέρχονται πραγματικά από έναν προηγούμενο αντίκτυπο με ένα από τα δαχτυλίδια του Κρόνου; Οι ενδείξεις φαίνεται σίγουρα να κάνουν τα κομμάτια του παζλ να ταιριάζουν μεταξύ τους τακτοποιημένα. Χάρη στη δουλειά ερευνητών όπως ο Paulo Freire, ίσως έχουμε λύσει ένα μυστήριο ηλιακού συστήματος 333 ετών.
Γράφτηκε από τον Tammy Plotner, με πολλές ευχαριστίες στον Paulo Freire για τις συνεισφορές του.
