Iapetus ดวงจันทร์ของดาวเสาร์และ "rindge" ที่แปลกประหลาด เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL / SSI คลิกเพื่อดูภาพขยาย
มีดาวเคราะห์ที่ลึกลับและสวยงามสำหรับผู้สังเกตการณ์มากกว่าดาวเสาร์หรือไม่? ในขณะที่ยักษ์ใหญ่ก๊าซทั้งสี่ในระบบสุริยะของเรามีระบบวงแหวน แต่มีดาวเสาร์เท่านั้นที่สามารถมองเห็นได้จากโลก นักดาราศาสตร์สวนหลังบ้านต่างตื่นเต้นเป็นอย่างมากที่ได้เห็นวงแหวนที่สว่างสองวงและส่วนแคสสินีที่มืดในขณะที่กล้องโทรทรรศน์หอดูดาวได้แยกวงแหวนและช่องว่างต่าง ๆ มากมาย จนกระทั่งถึงต้นปี 1980 เมื่อวอยเอเจอร์ทำให้มันกลายเป็น "บินผ่าน" เรารู้ว่ามีวงแหวนมากกว่าหนึ่งพันวงถูกผูกไว้กับแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์และดวงจันทร์ขนาดเล็กจำนวนมาก วงแหวนเองนั้นไม่ได้มีอะไรมากไปกว่าอนุภาคน้ำแข็งที่มีขนาดตั้งแต่ฝุ่นละอองจนถึงก้อนหิน การเข้าร่วมในการเต้นรำที่สลับซับซ้อนนี้เป็นบริวาร - ตั้งแต่ไททันขนาดเท่าดาวพุธไปจนถึงการสั่นคลอน, ไฮเพอร์ชันที่โคจรรอบไฮเพอร์ชัน ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 เราได้รู้จัก Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea และ Iapetus การศึกษาของเราได้เปิดเผยว่าดวงจันทร์สี่ดวงมีบทบาทสำคัญในการสร้างระบบวงแหวนของดาวเสาร์ - Pan, Atas, Pandora และ Prometheus เรารู้ว่าพื้นผิวที่สะท้อนแสงสูงของเอนเซลาดัสนั้นประกอบไปด้วยน้ำแข็งและ Iapetus นั้นสว่างกว่าด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง ...
และอาจมีการรวบรวมวงแหวนขณะที่มันผ่านการเปลี่ยนแปลงวงโคจร
จากช่วงเวลาของการค้นพบในปี 1672 เราได้ตระหนักว่าซีกโลกชั้นนำของ Iapetus นั้นมีขนาดที่เข้มกว่าด้านท้าย ด้วยภาพของภารกิจ Cassini ที่ถ่ายในเดือนธันวาคม 2547 การปรากฏตัวของเส้นศูนย์สูตรขนาดใหญ่ได้ถูกค้นพบในด้านมืดของ Iapetus
ตามจดหมายงานวิจัยธรณีฟิสิกส์ที่ส่งเมื่อวันที่ 29 เมษายนโดยเปาโล C.C Freire of Arecibo Observatory“ …สันนี้และการเคลือบสีเข้มของซีกโลกที่มันอยู่นั้นเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดและเป็นผลมาจากการชนกับขอบของวงแหวนดาวเสาร์ดั้งเดิมในที่สุดเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในวงโคจรของ Iapetus ” Sire Freire กล่าวว่า“ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของมันเราจะกล่าวถึงสันเขาเส้นศูนย์สูตรของ Iapetus เพียงแค่เป็น 'Rindge' เพื่อหมายความว่าคุณลักษณะนี้ไม่ใช่สันเขาตามความหมายปกติของคำนั้น เช่นห่วงโซ่ภูเขาที่เกิดจากกระบวนการแปรสัณฐาน รุ่นนี้จะอธิบายคุณสมบัติเฉพาะทั้งหมดของดาวเทียมนี้ตามธรรมชาติ และน่าจะเป็นคำตอบสำหรับหนึ่งในปริศนาที่เก่าแก่ที่สุดในดาราศาสตร์ระบบสุริยะ”
หนึ่งในเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของการถ่ายภาพโดยใช้แคสสินีคือการฉายแสงที่ด้านมืดของไอเพททัสซึ่งเรียกว่า Cassini Regio จากความประหลาดใจของนักวิจัยมันได้เผยให้เห็นสันเส้นศูนย์สูตรที่ยอดเยี่ยมซึ่งแตกต่างจากสิ่งอื่นใดที่พบในระบบสุริยะ - สันเขานั้นมีความสมมาตรเมื่อเทียบกับ Cassini Regio ที่ทั้งสองต้องเชื่อมโยงคุณสมบัติดังที่ Carolino Porco เป็นหัวหน้าของ Cassini ทีมถ่ายภาพ เบาะแสส่วนใหญ่ชี้ให้เห็นว่าระบบวงแหวนและดวงจันทร์ขึ้นรูปครั้งหนึ่งโคจรรอบดาวเสาร์อย่างไร
ความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบสุริยจักรวาล (และในระดับที่เล็กกว่านั้นระบบดาวเสาร์) ระบุว่าดาวเคราะห์น้อยจำนวนมาก (และดาวเทียมโปรโต -) อาจเริ่มต้นครั้งเดียวในวงโคจรที่ไม่เสถียร พวกเขาอาจชนกันหรือถูกไล่ออกจากระบบโดยเผชิญหน้ากับคนอื่น ในกรณีของดาวเสาร์มันเป็นไปได้ที่พวกมันจะถูกรบกวนอย่างไม่เป็นระเบียบเมื่อเข้าใกล้แรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์และสร้างระบบวงแหวน ใกล้กับโลกในพื้นที่ที่เรียกว่า“ Roche Zone” แรงดึงของดาวเสาร์ช่วยป้องกันการก่อตัวของโปรโต - ดาวเทียมจากอนุภาควงแหวน เพื่อให้ทฤษฎีการชนกันของแหวนเพื่อให้ตรงกับสิ่งที่ Cassini ได้ถ่ายไว้ Iapetus ต้องเป็นหนึ่งในดวงจันทร์เหล่านี้ที่มีวงโคจรที่ไม่เสถียร
หลักฐานชี้ให้เห็นถึงความจริงที่ว่ามีบางอย่างเปลี่ยนวงโคจรของ Iapetus ก่อนที่จะชนกับวัสดุวงแหวน หากสิ่งนี้ไม่เกิดขึ้นวงแหวนจะปรับให้เข้ากับแรงโน้มถ่วงของ Iapetus ตามที่ปรากฏโดยดาวเทียมที่ฝังอยู่ภายในวงแหวน ในกรณีของดาวเทียมเหล่านี้ - ไม่มีสถานการณ์การชนกันเกิดขึ้น ในกรณีของ Iapetus วงโคจรของมันนั้นผิดปกติหรือไม่มีความแตกต่างของความเร็วระหว่าง Iapetus กับอนุภาคของวงแหวนและอีกครั้ง - จะไม่มีการชนกัน
การกระทบกับวงแหวนยังแสดงให้เห็นว่าวงโคจรที่เปลี่ยนไปนี้มี perisaturnium ที่ขอบด้านนอกของ Roche Zone ซึ่งวงแหวนสามารถมีอยู่ได้เป็นระยะเวลานานขึ้น นี่เป็นเงื่อนงำที่ Iapetus อาจใกล้ดาวเสาร์มากกว่าวงโคจรในปัจจุบัน “ การมีอยู่ของเปลือกโลกแสดงให้เห็นว่าวงโคจรของ Iapetus ในเวลาที่เกิดการชนกันนั้นเป็นเส้นศูนย์สูตร” Freire กล่าว“ มิฉะนั้นเมื่อมีความเอียงในปัจจุบันการชนกับแหวนจะไม่ทำให้เกิดขอบคม แต่มีอะไรมากกว่าการเคลือบสีมืดเล็ก ๆ ของซีกโลกนำ” สรุปได้ว่าดาวเทียมที่มีวงโคจรในระนาบศูนย์สูตรและประหลาดนั้นมีความเป็นไปได้สูงมากที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับดาวเทียมดวงอื่นมากขึ้น - ซึ่งหมายความว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอีกครั้งกับวงโคจรที่แตกต่างกัน
ตอนนี้เราได้ตั้งเวทีแล้วภาพที่ถ่ายจาก rindge ที่เป็นเอกลักษณ์นี้สนับสนุนทฤษฎีได้อย่างไร ตามรายงานของ Freire“ สถานการณ์การชนวงแหวนนั้นสร้างคุณลักษณะเชิงเส้นตรงที่เส้นศูนย์สูตร: นี่คือจุดตัดเชิงเรขาคณิตของระนาบวงแหวนและพื้นผิวของดวงจันทร์ที่มีวงโคจรของเส้นศูนย์สูตร (ก่อนหน้านี้)” การพิจารณาอย่างระมัดระวังได้รับการแปรสัณฐาน แต่การก่อตัวเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์แบบ - ตั้งอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร - ไม่น่าจะเป็นผลมาจากกระบวนการแปรสัณฐานและ Iapetus ไม่แสดงสัญญาณของกิจกรรมของภูเขาไฟ
“ คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ rindge คือความสูงของมันนั้นแปรผันช้ามากกับลองจิจูด” Freire กล่าว“ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้จากการทับถมของวัสดุจากวงแหวน หากต้นกำเนิดของ rindge นั้นเป็น tectonic และนำหน้าการเคลือบสีเข้มนั้นไม่ควร จำกัด อยู่ที่ Cassini Regio หากโพสต์ลงบนผิวเคลือบแล้วชั้นที่ถูกสร้างขึ้นจากด้านในของ Iapetus จะสว่างกว่าพื้นผิวโดยรอบ "
มีการให้การวิเคราะห์อย่างมากกับข้อมูลที่ Cassini ได้จัดทำขึ้น ความยาวตามแนวยาวของสันเขานั้นน้อยกว่า 180 องศาซึ่งแสดงให้เห็นว่า Iapetus ไม่เคยอยู่ในบริเวณวงแหวนอย่างเต็มที่ซึ่งบ่งบอกว่ามันเพิ่งชนกับขอบวงแหวน การพิจารณากลไกของท้องฟ้าบ่งบอกว่าการชนกับขอบแหวนควรทำให้เกิดการเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกของผลกระทบของอนุภาคเมื่อเทียบกับพื้นผิวของดาวเทียม “ สิ่งนี้เป็นความจริงที่สำคัญที่สังเกตได้: แม้ว่า Cassini Regio นั้นมีความสมมาตรเมื่อเทียบกับการหันไปทางทิศเหนือ / ทิศใต้ แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นในทิศทางตะวันออก / ตะวันตก” แบบจำลองการชนนี้แสดงให้เห็นว่า rindge จะสูงขึ้นทางด้านตะวันตกซึ่งผลกระทบใกล้กับแนวตั้งและจากนั้นจะค่อยๆเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออกซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ได้รับการสนับสนุนจากภาพ ด้วยหลุมอุกกาบาตจำนวนมากที่ก่อตัวขึ้นทุก ๆ วินาทีแนวนี้จะกลายเป็นแน่แท้ การระเหิดของน้ำแข็งที่บรรจุอยู่ในอนุภาคที่ส่งผลกระทบนั้นจะสร้างบรรยากาศชั่วคราวโดยมีการไล่ระดับแรงดันออกไปจากเปลือก การไล่ระดับสีนี้จะทำให้เกิดลมแรงที่สามารถแบกฝุ่นละเอียดได้ Sire Freire กล่าวว่า“ ในสมมติฐานของเราฝุ่นที่ถูกพัดพาโดยสายลมนี้คือการเคลือบสีเข้มของภูมิภาคที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อ Cassini Regio” สถานการณ์ดังกล่าวได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานอื่น ๆ :“ รอยดำที่สังเกตที่ขอบของ Cassini Regio บ่งบอกว่ามันเป็นลมที่พัดมาจากเส้นศูนย์สูตรที่สะสม 'ฝุ่น' เราสามารถมั่นใจในสิ่งนี้ได้เพราะภาพของแคสสินีแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าฝุ่นถูกสะสมลงมาจากปล่องภูเขาไฟ " สิ่งนี้ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการบินอย่างรวดเร็วของอนุภาคจากเส้นศูนย์สูตรตามคำแนะนำจากหัวหน้าทีมแคสสินีอิมเมจจิ้งแคโรลีนพอร์โก ไม่สามารถผลิตได้ใน Iapetus ในปัจจุบันเนื่องจากไม่มีบรรยากาศ บทสรุปที่ว่าบรรยากาศที่เคยมีอยู่เมื่อไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้
การค้นพบที่น่าตื่นเต้นเหล่านี้อาจมาจากผลกระทบก่อนหน้านี้กับหนึ่งในวงแหวนของดาวเสาร์หรือไม่? เบาะแสดูเหมือนว่าจะทำให้ชิ้นส่วนของจิ๊กซอว์เข้าด้วยกันอย่างเรียบร้อย ต้องขอบคุณการทำงานของนักวิจัยอย่าง Paulo Freire เราอาจแก้ปริศนาระบบสุริยะอายุ 333 ปีได้
เขียนโดย Tammy Plotner ด้วยความขอบคุณอย่างมากกับ Paulo Freire สำหรับการช่วยเหลือของเขา
