Saturnmond Iapetus und seine seltsame "Rinde". Bildnachweis: NASA / JPL / SSI. Klicken um zu vergrößern.
Gibt es für den Betrachter einen mysteriöseren und schöneren Planeten als den Saturn? Während alle vier Gasriesen in unserem Sonnensystem ein Ringsystem haben, können nur Saturns von der Erde aus gesehen werden. Hinterhofastronomen waren lange begeistert von den beiden hellen Ringen und der dunklen Cassini-Division, während Observatoriumsteleskope viele separate Ringe und Lücken identifiziert haben. Erst zu Beginn der 1980er Jahre, als die Voyager das Vorbeiflug machte, waren uns mehr als tausend einzelne Ringe bekannt, die durch die Schwerkraft des Saturn und seiner vielen kleinen Monde gebunden waren. Die Ringe selbst sind nichts anderes als eisige Partikel, deren Größe von Staubmotiven bis zu Felsbrocken reicht. An diesem komplizierten Tanz beteiligen sich die Satelliten - vom atmosphärischen Titan in Quecksilbergröße bis zum taumelnden, exzentrisch umlaufenden Hyperion. Seit dem späten 18. Jahrhundert kennen wir Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea und Iapetus. Unsere Studien haben gezeigt, dass vier der Monde eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung des Saturn-Ringsystems spielen - Pan, Atas, Pandora und Prometheus. Wir wissen, dass die stark reflektierende Oberfläche von Enceladus aus Eis besteht und dass Iapetus auf einer Seite viel heller ist als auf der anderen…
Und möglicherweise hat sich ein Ring angesammelt, als er durch Orbitalveränderungen fegte.
Seit seiner Entdeckung im Jahr 1672 wissen wir, dass die führende Hemisphäre von Iapetus eine Größenordnung dunkler ist als die hintere Seite. Dank der im Dezember 2004 aufgenommenen Bilder der Cassini-Mission wurde auf der dunklen Seite von Iapetus das Vorhandensein eines großen Äquatorialkamms entdeckt.
Laut einem geophysikalischen Forschungsbrief, der am 29. April von Paulo C.C. Freire vom Arecibo Observatory: „… dieser Kamm und die dunkle Beschichtung der Hemisphäre, auf der er liegt, sind eng miteinander verbunden und das Ergebnis einer Kollision mit dem Rand eines ursprünglichen Saturnrings, die letztendlich durch eine plötzliche Änderung der Iapetus-Umlaufbahn verursacht wurde ”. Freire sagt: „Aufgrund seiner einzigartigen Natur werden wir den Äquatorialkamm von Iapetus künftig einfach als„ Rindge “bezeichnen, um zu bedeuten, dass dieses Merkmal kein Kamm im üblichen Sinne des Wortes ist. eine Gebirgskette, die durch einen tektonischen Prozess verursacht wird. Dieses Modell erklärt natürlich alle einzigartigen Merkmale dieses Satelliten. und ist wahrscheinlich die Lösung für eines der ältesten Rätsel der Astronomie des Sonnensystems. “
Eines der wissenschaftlichen Ziele der Cassini-Vorbeiflug-Bildgebung war es, die dunkle Seite von Iapetus, genannt Cassini Regio, zu beleuchten. Zur Überraschung der Forscher zeigte sich ein großer äquatorialer Kamm, der sich von allem anderen im Sonnensystem unterscheidet - ein Kamm, der im Vergleich zum Cassini Regio so symmetrisch ist, dass die beiden Merkmale miteinander verbunden werden müssen, wie zuvor von Carolyn Porco - Leiterin des Cassini - anerkannt Imaging-Team. Die meisten Hinweise deuten darauf hin, wie das Ringsystem und die sich bildenden Monde einst den Saturn selbst umkreisten.
Das derzeitige Verständnis der Entstehung des Sonnensystems (und in kleinerem Maßstab des Saturn-Systems) deutet darauf hin, dass viele Planetoiden (und Protosatelliten) möglicherweise einmal in Umlaufbahnen gestartet sind, die später instabil wurden. Sie könnten miteinander kollidiert sein oder durch enge Begegnungen mit anderen aus ihrem System ausgestoßen worden sein. Im Fall von Saturn ist es möglich, dass sie bei Annäherung an die Schwerkraft des Saturn und die Bildung von Ringsystemen durch Gezeiten gestört wurden. Näher am Planeten, in einem Gebiet, das als „Roche-Zone“ bekannt ist, verhindert der Gezeitenzug des Saturn die Bildung von Protosatelliten durch Ringpartikel. Damit die Ringkollisionstheorie mit dem übereinstimmt, was Cassini abgebildet hat, musste Iapetus einer dieser Monde mit instabilen Umlaufbahnen gewesen sein.
Es gibt Hinweise darauf, dass etwas die Umlaufbahn von Iapetus verändert hat, bevor es mit Ringmaterial kollidiert. Wäre dies nicht geschehen, hätte sich der Ring an die Schwerkraft von Iapetus angepasst, wie Satelliten zeigen, die derzeit in die Ringe eingebettet sind. Bei diesen Satelliten kann kein Kollisionsszenario auftreten. Unter den Umständen von Iapetus war seine Umlaufbahn notwendigerweise exzentrisch, oder es würden keine Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Iapetus und den Ringpartikeln bestehen, und wieder würden keine Kollisionen auftreten.
Ein Aufprall mit einem Ring deutet auch darauf hin, dass diese veränderte Umlaufbahn ein Perisaturnium am äußeren Rand der Roche-Zone hatte, wo Ringe für längere Zeiträume existieren können. Dies ist ein Hinweis darauf, dass Iapetus dem Saturn wahrscheinlich viel näher war als seine gegenwärtige Umlaufbahn. "Die Existenz der Rinde deutet darauf hin, dass die Umlaufbahn von Iapetus zum Zeitpunkt der Kollision äquatorial war", sagt Freire. "Andernfalls würde eine Kollision mit einem Ring bei der gegenwärtigen Neigung keine scharfe Kante erzeugen, sondern eher eine wischige dunkle Beschichtung." der führenden Hemisphäre. " Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Satellit mit einer äquatorialen und exzentrischen Umlaufbahn eine sehr große Wahrscheinlichkeit hat, weiter mit anderen Satelliten zu interagieren - was die Möglichkeit bietet, erneut in eine andere Umlaufbahn zu wechseln.
Wie unterstützen die Bilder dieser einzigartigen Rinde die Theorie, nachdem wir die Bühne bereitet haben? Laut Freire erzeugt „das Ringkollisionsszenario natürlich genau am Äquator ein lineares Merkmal: Dies ist der geometrische Schnittpunkt einer Ringebene und der Oberfläche eines Mondes mit einer (zuvor) äquatorialen Umlaufbahn.“ Die Tektonik wurde sehr sorgfältig in Betracht gezogen, aber es ist unwahrscheinlich, dass eine solche perfekt lineare Formation - genau am Äquator gelegen - aus tektonischen Prozessen resultiert, und Iapetus zeigt keine Anzeichen vulkanischer Aktivität.
„Ein weiteres wichtiges Merkmal der Rinde ist, dass ihre Höhe mit der Länge extrem langsam variiert“, sagt Freire. „Dies kann durch Ablagerung von Material aus einem Ring erwartet werden, aber eine solche konstante Höhe wurde für kein tektonisches Merkmal beobachtet. Wenn der Ursprung der Rinde tektonisch war und der dunklen Beschichtung vorausging, sollte sie nicht unbedingt auf Cassini Regio beschränkt sein. Wenn die Beschichtung nachdatiert wurde, sollte die Rinde, die aus einer Aufwärtsbewegung aus dem Inneren von Iapetus gebaut wird, viel heller sein als die umgebende Oberfläche. “
Die von Cassini Imaging bereitgestellten Informationen wurden eingehend analysiert. Die Längslänge des Kamms beträgt weniger als 180 Grad, was darauf hindeutet, dass sich Iapetus nie vollständig im Ringbereich befand - was darauf hinweist, dass er nur mit einer Ringkante kollidierte. Überlegungen zur Himmelsmechanik deuten darauf hin, dass eine Kollision mit einer Ringkante eine Bewegung der Partikeleinschläge nach Osten relativ zur Oberfläche des Satelliten hätte verursachen müssen. "Dies erklärt eine wichtige beobachtete Tatsache: Obwohl Cassini Regio in Nord / Süd-Richtung relativ zur Rinde symmetrisch ist, ist dies in Ost / West-Richtung nicht der Fall." Dieses Kollisionsmodell legt nahe, dass die Rinde auf der Westseite, wo die Stöße näher an der Vertikalen lagen, höher ist und dann langsam nach Osten abschweift - eine Tatsache, die von den Bildern unterstützt wird. Wenn sich jede Sekunde Millionen von Einschlagkratern entlang einer Linie bilden, wird dieses Muster unverkennbar. Die Sublimation des in den aufprallenden Partikeln enthaltenen Eises würde eine vorübergehende Atmosphäre mit einem starken Druckgradienten von der Rinde weg erzeugen. Dieser Gradient würde schnelle Winde erzeugen, die Feinstaub tragen können. Freire sagt: "In unserer Hypothese ist der Staub, der durch solche Winde abgelagert wird, die dunkle Beschichtung der Region, die heute als Cassini Regio bekannt ist." Ein solches Szenario wird durch andere Beweise gestützt: „Die am Rand von Cassini Regio beobachteten dunklen Streifen deuten darauf hin, dass es ein Wind vom Äquator war, der den„ Staub “abgelagert hat. Wir können uns dessen sicher sein, denn die Bilder von Cassini zeigen deutlich, dass sich der Staub von den Kraterrändern nach unten ablagert. “ Dies kann nicht durch den ballistischen Flug der Partikel vom Äquator erklärt werden, wie dies von Carolyn Porco, der Leiterin des Cassini Imaging-Teams, vorgeschlagen wurde. Es kann im heutigen Iapetus nicht hergestellt werden, da es keine Atmosphäre hat. Die Schlussfolgerung, dass einst eine vorübergehende Atmosphäre existierte, wird unausweichlich.
Könnten diese aufregenden Erkenntnisse wirklich von einem früheren Aufprall auf einen der Saturnringe stammen? Die Hinweise scheinen die Puzzleteile sicherlich gut zusammenzufügen. Dank der Arbeit von Forschern wie Paulo Freire haben wir möglicherweise ein 333 Jahre altes Rätsel des Sonnensystems gelöst.
Geschrieben von Tammy Plotner, vielen Dank an Paulo Freire für seine Beiträge.
