Sao Thổ Mặt trăng Iapetus và kỳ lạ rindge của nó. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL / SSI. Nhấn vào đây để phóng to.
Có hành tinh nào bí ẩn và đẹp hơn cho người quan sát hơn Sao Thổ không? Trong khi cả bốn người khổng lồ khí trong hệ mặt trời của chúng ta đều có hệ thống vành đai, chỉ có thể nhìn thấy Sao Thổ từ Trái đất. Các nhà thiên văn học ở sân sau từ lâu đã rất vui mừng khi chứng kiến hai vòng sáng của nó và phân chia Cassini tối, trong khi các kính viễn vọng quan sát đã xác định được nhiều vòng và khoảng trống riêng biệt. Mãi đến khi bắt đầu năm 1980, khi Voyager tạo ra nó, thì thôi, chúng tôi đã nhận ra hơn một ngàn vòng riêng lẻ bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của Sao Thổ và nhiều mặt trăng nhỏ của nó. Bản thân những chiếc nhẫn không có gì khác ngoài những hạt băng giá có kích thước từ bụi cho đến những tảng đá. Tham gia vào điệu nhảy phức tạp này là các vệ tinh - từ Titan trong khí quyển có kích cỡ sao Thủy cho đến Hyperion, quay quanh quỹ đạo lệch tâm. Từ cuối thế kỷ 18, chúng ta đã biết đến Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea và Iapetus. Các nghiên cứu của chúng tôi đã tiết lộ rằng bốn trong số các mặt trăng đóng vai trò chính trong việc định hình hệ thống vành đai Sao Thổ - Pan, Atas, Pandora và Prometheus. Chúng ta biết rằng bề mặt phản chiếu cao của Enceladus, bao gồm băng và Iapetus sáng hơn một mặt so với các mặt khác
Và có thể đã thu thập được một chiếc nhẫn khi nó quét qua những thay đổi quỹ đạo.
Từ thời điểm phát hiện ra vào năm 1672, chúng ta đã biết rằng bán cầu hàng đầu của Iapetus hoàn toàn tối hơn so với phía bên kia. Nhờ các hình ảnh nhiệm vụ Cassini được chụp vào tháng 12 năm 2004, sự hiện diện của một sườn núi xích đạo lớn đã được phát hiện ở phía tối của Iapetus.
Theo một thư nghiên cứu địa vật lý được gửi vào ngày 29 tháng 4 bởi Paulo C.C. Freire của đài thiên văn Arecibo, sườn núi và lớp phủ tối của bán cầu mà nó nằm có mối liên hệ mật thiết với nhau và là kết quả của một vụ va chạm với rìa của vành đai Saturn nguyên thủy, cuối cùng gây ra bởi sự thay đổi đột ngột của quỹ đạo Iapetus Mùi. Nói như Freire, bởi vì bản chất độc đáo của nó, từ đó chúng ta sẽ đề cập đến sườn núi xích đạo của Iapetus đơn giản là Rindge, có nghĩa là tính năng này không phải là một sườn núi theo nghĩa thông thường của thuật ngữ này; tức là, một chuỗi núi gây ra bởi quá trình kiến tạo. Mô hình này tự nhiên giải thích tất cả các tính năng độc đáo của vệ tinh này; và có lẽ là giải pháp cho một trong những bí ẩn lâu đời nhất trong thiên văn học hệ mặt trời.
Một trong những mục tiêu khoa học của hình ảnh con ruồi Cassini là làm sáng tỏ mặt tối của Iapetus, được gọi là Cassini Regio. Trước sự ngạc nhiên của các nhà nghiên cứu, nó đã tiết lộ một sườn núi xích đạo tuyệt vời không giống với bất kỳ thứ gì khác được tìm thấy trong hệ mặt trời - một sườn núi rất đối xứng với Cassini Regio rằng hai đặc điểm phải được liên kết, như đã thừa nhận trước đây bởi Carolyn Porco - người đứng đầu Cassini Đội hình ảnh. Phần lớn các manh mối chỉ ra cách hệ thống vành đai và các mặt trăng hình thành một lần quay quanh Sao Thổ.
Sự hiểu biết hiện tại về sự hình thành của hệ mặt trời (và, ở quy mô nhỏ hơn, hệ sao Thổ) chỉ ra rằng nhiều hành tinh (và các vệ tinh nguyên sinh) có thể đã từng bắt đầu trên quỹ đạo mà sau đó không ổn định. Họ có thể đã va chạm với nhau, hoặc bị đẩy ra khỏi hệ thống của họ bởi những cuộc gặp gỡ gần gũi với những người khác. Trong trường hợp của Sao Thổ, có thể chúng đã bị phá vỡ một cách gọn gàng khi tiếp cận lực hấp dẫn của Sao Thổ và hình thành các hệ thống vành đai. Gần hơn với hành tinh này, trong một khu vực được gọi là Vùng Roche của Hồi, lực kéo của Sao Thổ ngăn chặn sự hình thành vệ tinh nguyên sinh từ các hạt vòng. Để lý thuyết va chạm vòng phù hợp với những gì Cassini đã chụp, Iapetus phải là một trong những mặt trăng có quỹ đạo không ổn định.
Bằng chứng chỉ ra thực tế rằng một cái gì đó đã thay đổi quỹ đạo của Iapetus trước khi va chạm với vật liệu vòng. Nếu điều này không xảy ra, chiếc nhẫn sẽ điều chỉnh theo lực hấp dẫn của Iapetus, bằng chứng là các vệ tinh hiện đang được nhúng trong các vòng. Trong trường hợp các vệ tinh này - không có kịch bản va chạm nào có thể xảy ra. Trong hoàn cảnh của Iapetus, quỹ đạo của nó nhất thiết phải lệch tâm hoặc không có sự khác biệt về vận tốc giữa Iapetus và các hạt vòng và một lần nữa - sẽ không xảy ra va chạm.
Một tác động với một chiếc nhẫn cũng cho thấy quỹ đạo thay đổi này có một perisaturnium ở rìa ngoài của Vùng Roche, nơi các vòng có thể tồn tại trong thời gian dài hơn. Đây là một manh mối cho thấy Iapetus có lẽ gần Sao Thổ hơn rất nhiều so với quỹ đạo hiện tại của nó. Sự tồn tại của rindge cho thấy quỹ đạo của Iapetus tại thời điểm xảy ra vụ va chạm là theo đường xích đạo, Freire, nói khác, với khuynh hướng hiện tại, một vụ va chạm với chiếc nhẫn sẽ không tạo ra một cạnh sắc nét, nhưng giống như một lớp phủ tối màu khôn ngoan của bán cầu hàng đầu. Tóm lại, một vệ tinh có quỹ đạo xích đạo và lệch tâm có xác suất tương tác rất lớn với các vệ tinh khác - cung cấp phương tiện để thay đổi một lần nữa sang quỹ đạo khác.
Bây giờ chúng ta đã thiết lập giai đoạn, làm thế nào để những hình ảnh được chụp từ rindge độc đáo này hỗ trợ lý thuyết? Theo Freire, bối cảnh Kịch bản va chạm vòng tự nhiên tạo ra một đặc tính tuyến tính chính xác ở đường xích đạo: đây là giao điểm hình học của mặt phẳng vòng và bề mặt của mặt trăng với quỹ đạo xích đạo (trước đây). Việc xem xét rất cẩn thận đã được đưa ra cho kiến tạo, nhưng sự hình thành tuyến tính hoàn hảo như vậy - nằm chính xác ở đường xích đạo - khó có thể xảy ra do các quá trình kiến tạo và Iapetus không có dấu hiệu hoạt động núi lửa.
Một đặc điểm quan trọng khác của rindge là chiều cao của nó thay đổi rất chậm theo kinh độ, ông nói Freire, đâm Điều này có thể được dự kiến từ sự lắng đọng vật liệu từ một chiếc nhẫn, nhưng chiều cao không đổi như vậy chưa từng thấy đối với bất kỳ đặc điểm kiến tạo nào. Nếu nguồn gốc của rindge là kiến tạo và đi trước lớp phủ tối, thì nó không nhất thiết phải giới hạn trong Cassini Regio. Nếu nó hoãn lớp phủ, thì lớp vỏ được xây dựng từ một phần nổi lên từ bên trong của Iapetus sẽ sáng hơn nhiều so với bề mặt xung quanh.
Phân tích đáng kể đã được đưa ra cho thông tin mà hình ảnh Cassini đã cung cấp. Chiều dài của sườn núi nhỏ hơn 180 độ, điều đó cho thấy Iapetus chưa bao giờ nằm hoàn toàn bên trong khu vực vòng - cho thấy nó chỉ va chạm với cạnh vòng. Các xem xét cơ học thiên thể chỉ ra rằng một vụ va chạm với cạnh vòng nên đã gây ra chuyển động về phía đông của các hạt bụi tác động liên quan đến bề mặt của vệ tinh. Đây là một sự kiện quan trọng được quan sát: mặc dù Cassini Regio đối xứng với đường viền theo hướng bắc / nam, nhưng không phải theo hướng đông / tây. Mô hình va chạm này cho thấy rằng phần vỏ sẽ cao hơn ở phía tây nơi các tác động gần với phương thẳng đứng hơn và sau đó sẽ từ từ tiến về phía đông - một thực tế được hỗ trợ bởi các hình ảnh. Với hàng triệu miệng hố va chạm được hình thành mỗi giây trên một đường, mô hình này sẽ trở nên không thể nhầm lẫn. Sự thăng hoa của các ices chứa trong các hạt va chạm sẽ tạo ra một bầu không khí thoáng qua, với một dải áp suất mạnh ra khỏi lớp vỏ. Độ dốc này sẽ tạo ra gió nhanh có khả năng mang theo bụi mịn. Nói như Freire, hung Trong giả thuyết của chúng tôi, bụi đọng bởi những cơn gió như vậy là lớp phủ tối của khu vực được biết đến ngày nay là Cassini Regio. Một kịch bản như vậy được hỗ trợ bởi các bằng chứng khác: Vệt đen Các vệt tối quan sát được ở rìa của Cassini Regio chỉ ra rằng đó là một cơn gió thổi từ đường xích đạo lắng đọng ‘bụi. Chúng ta có thể chắc chắn về điều này bởi vì hình ảnh của Cassini cho thấy rõ ràng rằng bụi được lắng xuống từ vành miệng núi lửa. Điều này có thể được tính toán bằng cách bay các hạt từ đường xích đạo, theo đề xuất của người lãnh đạo Đội hình ảnh Cassini, Carolyn Porco. Nó có thể được sản xuất tại Iapetus ngày nay, vì nó không có bầu khí quyển. Kết luận rằng một bầu không khí thoáng qua một khi đã tồn tại trở thành không thể giải thích được.
Những phát hiện thú vị này có thực sự là từ một tác động trước đó với một trong những chiếc nhẫn Saturn không? Các manh mối dường như làm cho các mảnh ghép khớp với nhau gọn gàng. Nhờ công việc được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu như Paulo Freire, chúng ta có thể đã giải quyết được một bí ẩn về hệ mặt trời 333 tuổi.
Được viết bởi Tammy Plotner, với nhiều lời cảm ơn đến Paulo Freire vì những đóng góp của ông.
