Луна Сатурна Япет и его странный «гребень». Изображение предоставлено NASA / JPL / SSI. Нажмите, чтобы увеличить.
Есть ли более таинственная и красивая планета для наблюдателя, чем Сатурн? Хотя все четыре газовых гиганта в нашей солнечной системе имеют кольцевую систему, с Земли видны только спутники Сатурна. Астрономы на заднем дворе уже давно взволнованы, увидев два его ярких кольца и темное деление Кассини, в то время как телескопы обсерватории обнаружили множество отдельных колец и промежутков. Лишь в начале 1980-х годов, когда «Вояджер» совершил «облет», мы знали о более чем тысяче отдельных колец, связанных гравитацией Сатурна и его многочисленных маленьких лун. Сами кольца - не более чем ледяные частицы размером от пылинки до валунов. В этом запутанном танце участвуют спутники - от атмосферного Титана размером с Меркурий до вращающегося, эксцентрично вращающегося Гипериона. С конца 18 века мы знали о Титане, Мимасе, Энцеладе, Тетисе, Дионе, Рее и Япете. Наши исследования показали, что четыре луны играют ключевую роль в формировании кольцевой системы Сатурна - Пан, Атас, Пандора и Прометей. Мы знаем, что высокоотражающая поверхность Энцелада состоит из льда и что Япет гораздо ярче с одной стороны, чем с другой ...
И, возможно, собрал кольцо, когда оно пронеслось через орбитальные изменения.
Со времени его открытия в 1672 году мы знали, что ведущее полушарие Япета на целую величину темнее задней стороны. Благодаря снимкам миссии Кассини, сделанным в декабре 2004 года, на темной стороне Япета было обнаружено наличие большого экваториального гребня.
Согласно письму о геофизических исследованиях, представленному 29 апреля Пауло К.С. Обсерватория Фрейре из Аресибо: «… этот хребет и темное покрытие полушария, на котором он лежит, тесно связаны между собой и являются результатом столкновения с краем первичного кольца Сатурна, в конечном итоге вызванного внезапным изменением орбиты Япета ». Фрейре говорит: «Из-за его уникальной природы мы будем отныне называть экваториальный хребет Япета просто как« Гребень », что означает, что эта особенность не является грядой в обычном смысле этого слова; то есть горная цепь, вызванная тектоническим процессом. Эта модель естественно объясняет все уникальные особенности этого спутника; и, возможно, это решение одной из древнейших загадок астрономии Солнечной системы ».
Одной из научных целей визуализации пролета Кассини было пролить свет на темную сторону Япета, называемую Кассини Регио. К удивлению исследователей, он обнаружил огромный экваториальный хребет, непохожий на все, что встречается в Солнечной системе - хребет, настолько симметричный относительно Кассини Регио, что эти две особенности должны быть связаны, как это ранее признавалось Кэролайн Порко - главой Кассини Imaging Team. Большинство подсказок указывают на то, как кольцевая система и образующиеся спутники когда-то вращались вокруг самого Сатурна.
Современное понимание формирования солнечной системы (и, в меньшем масштабе, системы Сатурна) указывает на то, что многие планетоиды (и прото-спутники), возможно, когда-то начинали на орбитах, которые впоследствии стали нестабильными. Они могли столкнуться друг с другом или были изгнаны из своей системы при близких встречах с другими. В случае с Сатурном, возможно, что они могли быть разрушены приливом при приближении к гравитации Сатурна и образованным кольцевым системам. Ближе к планете, в области, известной как «зона Роша», приливная волна Сатурна предотвращает образование протоспутников из кольцевых частиц. Чтобы теория столкновений колец соответствовала тому, что представил Кассини, Япет должен был быть одним из этих спутников с неустойчивыми орбитами.
Доказательства указывают на то, что что-то изменило орбиту Япета до столкновения с кольцевым материалом. Если бы этого не произошло, кольцо приспособилось бы к гравитации Япета, о чем свидетельствуют спутники, в настоящее время находящиеся внутри колец. В случае этих спутников - сценарий столкновения не может возникнуть. В условиях Япета его орбита была обязательно эксцентричной, иначе между Япетом и кольцевыми частицами не было бы различий в скорости, и снова - столкновений не будет.
Удар с кольцом также предполагает, что эта измененная орбита имела перисатурний на внешнем крае зоны Роша, где кольца могут существовать в течение более длительных периодов времени. Это признак того, что Япет был, вероятно, гораздо ближе к Сатурну, чем его нынешняя орбита. «Существование гребня предполагает, что орбита Япета во время столкновения была экваториальной», - говорит Фрейр. «В противном случае столкновение с кольцом с его нынешним наклоном не привело бы к образованию острого края, а могло бы стать чем-то более тонким темным покрытием. ведущего полушария ". В заключение, спутник с экваториальной и эксцентричной орбитой имеет очень большую вероятность дальнейшего взаимодействия с другими спутниками, что дает возможность еще раз перейти на другую орбиту.
Теперь, когда мы подготовили почву, как изображения, сделанные на этом уникальном гребне, поддерживают теорию? По словам Фрейре, «сценарий столкновения колец естественным образом создает линейную особенность именно на экваторе: это геометрическое пересечение плоскости кольца и поверхности луны с (ранее) экваториальной орбитой». Тектоника была очень тщательно рассмотрена, но такое совершенно линейное образование, расположенное точно на экваторе, вряд ли является результатом тектонических процессов, и у Япета нет признаков вулканической активности.
«Еще одной ключевой особенностью гребня является то, что его высота меняется очень медленно с долготой, - говорит Фрейре, - этого можно ожидать от осаждения материала из кольца, но такой постоянной высоты никогда не наблюдалось для какой-либо тектонической особенности. Если происхождение хребта было тектоническим и предшествовало темному покрытию, то оно не обязательно должно ограничиваться Кассини Регио. Если оно датирует покрытие, то гребень, построенный из апвеллинга изнутри Япета, должен быть намного ярче окружающей поверхности ».
Был проведен значительный анализ информации, предоставленной Cassini. Продольная длина гребня составляет менее 180 градусов, что говорит о том, что Япет никогда не был полностью внутри области кольца, что указывает на то, что он просто столкнулся с краем кольца. Соображения небесной механики показывают, что столкновение с краем кольца должно было вызвать движение частиц в восточном направлении относительно поверхности спутника. «Это объясняет важный наблюдаемый факт: хотя Cassini Regio симметричен относительно гребня в направлении север / юг, в направлении восток / запад это не так». Эта модель столкновения предполагает, что гребень будет выше на западной стороне, где удары будут ближе к вертикали, а затем будет медленно отступать, двигаясь на восток - факт, подтвержденный изображениями. С миллионами ударных кратеров, формируемых каждую секунду вдоль линии, эта модель станет безошибочной. Сублимация льдов, содержащихся в ударных частицах, создала бы переходную атмосферу с сильным градиентом давления вдали от гребня. Этот градиент будет производить быстрые ветры, способные переносить мелкую пыль. Фрейре говорит: «По нашей гипотезе, пыль, осаждаемая такими ветрами, является темным покрытием региона, известного сегодня как Кассини Регио». Такой сценарий подтверждается и другими доказательствами: «Темные полосы, наблюдаемые на краю Кассини Реджио, указывают на то, что это был ветер, дующий с экватора, который осаждает« пыль ». Мы можем быть уверены в этом, потому что снимки Кассини ясно показывают, что пыль оседает вниз от кратов кратера ». Это не может быть объяснено баллистическим полетом частиц с экватора, как предположил лидер команды Cassini Imaging Team Каролин Порко. Это не может быть произведено в современном Япете, так как в нем нет атмосферы. Вывод о том, что когда-то существовала переходная атмосфера, становится неизбежным.
Могут ли эти захватывающие находки действительно быть результатом более раннего удара с одним из колец Сатурна? Разумеется, подсказки, кажется, делают кусочки головоломки аккуратно сложенными. Благодаря работе, проделанной такими исследователями, как Пауло Фрейре, мы, возможно, раскрыли тайну Солнечной системы, которой 333 года.
Автор Тэмми Плотнер, большое спасибо Пауло Фрейре за его вклад.
