Bulan Saturnus Iapetus dan "rindge" peliknya. Kredit gambar: NASA / JPL / SSI. Klik untuk membesarkan.
Adakah planet yang lebih misterius dan indah untuk pemerhati daripada Saturnus? Walaupun keempat-empat raksasa gas di sistem suria kita mempunyai sistem cincin, hanya Saturnus yang dapat dilihat dari Bumi. Ahli astronomi halaman belakang telah lama gembira menyaksikan dua cincinnya yang terang dan bahagian Cassini yang gelap, sementara teleskop pemerhati telah mengenal pasti banyak cincin dan jurang yang terpisah. Tidak sampai awal 1980-an ketika Voyager membuatnya "terbang", kita menyedari lebih dari seribu cincin individu yang terikat oleh gravitasi Saturnus dan banyak bulan kecilnya. Cincin itu sendiri tidak lebih daripada zarah berais yang berukuran dari motif debu hingga batu. Bergabung dalam tarian yang rumit ini adalah satelit - dari Titan atmosfer bersaiz Mercury hingga menjatuhkan, mengetuk Hyperion secara eksentrik. Sejak akhir abad ke-18 kita telah mengenal Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea dan Iapetus. Kajian kami menunjukkan bahawa empat bulan berperanan penting dalam membentuk sistem cincin Saturnus - Pan, Atas, Pandora dan Prometheus. Kami tahu bahawa permukaan Enceladus yang sangat reflektif terdiri daripada ais dan Iapetus jauh lebih terang di satu sisi daripada yang lain ...
Dan mungkin telah mengumpulkan sebentuk cincin ketika menyapu perubahan orbit.
Sejak masa penemuannya pada tahun 1672, kita telah mengetahui bahawa hemisfera utama Iapetus sepenuhnya berukuran lebih gelap daripada bahagian belakang. Terima kasih kepada gambar misi Cassini yang diambil pada bulan Disember 2004, kehadiran rabung khatulistiwa yang besar telah ditemui di sisi gelap Iapetus.
Menurut Surat Penyelidikan Geofizik yang dikemukakan pada 29 April oleh Paulo C.C. Freire of Arecibo Observatory, “… rabung ini dan lapisan gelap hemisfera di mana ia terletak saling berkait rapat dan merupakan hasil dari perlanggaran dengan tepi cincin Saturnian primordial, yang akhirnya disebabkan oleh perubahan mendadak pada orbit Iapetus ". Kata Freire, "Oleh kerana sifatnya yang unik, kita selanjutnya akan merujuk ke khatulistiwa Iapetus sebagai" the Rindge "yang bermaksud bahawa ciri ini bukan rabung dalam pengertian istilah yang biasa; iaitu rantai gunung yang disebabkan oleh proses tektonik. Model ini secara semula jadi menerangkan semua ciri unik satelit ini; dan mungkin merupakan penyelesaian untuk salah satu misteri tertua dalam astronomi sistem suria. "
Salah satu tujuan ilmiah dari pencitraan fly-by Cassini adalah untuk memberi cahaya pada sisi gelap Iapetus, yang disebut Cassini Regio. Yang mengejutkan para penyelidik, ia mengungkapkan rabung khatulistiwa yang hebat tidak seperti yang lain yang terdapat di sistem suria - rabung yang begitu simetri dengan Cassini Regio bahawa kedua-dua ciri mesti dihubungkan, seperti yang diakui sebelumnya oleh Carolyn Porco - ketua Cassini Pasukan Pengimejan. Sebilangan besar petunjuk menunjukkan bagaimana sistem cincin dan bulan pembentuknya mengorbit Saturnus itu sendiri.
Pemahaman terkini mengenai pembentukan sistem suria (dan, dalam skala yang lebih kecil, sistem Saturnia) menunjukkan bahawa banyak planetoid (dan satelit proto) mungkin pernah bermula di orbit yang kemudian menjadi tidak stabil. Mereka mungkin bertembung satu sama lain, atau dikeluarkan dari sistem mereka dengan pertemuan dekat dengan orang lain. Dalam kes Saturnus, ada kemungkinan mereka terganggu pasang surut ketika mendekati gravitasi Saturnus dan membentuk sistem cincin. Lebih dekat ke planet ini, di daerah yang dikenal sebagai "Roche Zone", tarikan pasang surut Saturnus mencegah pembentukan proto-satelit dari partikel cincin. Agar teori perlanggaran cincin sesuai dengan apa yang dicitrakan oleh Cassini, Iapetus harus menjadi salah satu bulan ini dengan orbit yang tidak stabil.
Bukti menunjukkan bahawa sesuatu mengubah orbit Iapetus sebelum bertembung dengan bahan cincin. Sekiranya ini tidak berlaku, cincin itu akan disesuaikan dengan graviti Iapetus seperti yang dibuktikan oleh satelit yang kini terselit di dalam cincin. Dalam kes satelit ini - senario perlanggaran tidak dapat berlaku. Dalam keadaan Iapetus, orbitnya semestinya eksentrik, atau tidak ada perbezaan halaju antara Iapetus dan zarah cincin dan sekali lagi - tidak akan berlaku perlanggaran.
Kesan dengan cincin juga menunjukkan orbit yang berubah ini mempunyai perisaturnium di pinggir luar Zon Roche, di mana cincin dapat wujud untuk jangka waktu yang lebih lama. Ini adalah petunjuk bahawa Iapetus mungkin lebih dekat dengan Saturnus daripada orbitnya sekarang. "Keberadaan rindge menunjukkan orbit Iapetus pada masa perlanggaran itu khatulistiwa" kata Freire, "jika tidak, dengan kecenderungannya sekarang, perlanggaran dengan cincin tidak akan menghasilkan kelebihan tajam, tetapi lebih seperti lapisan gelap yang bijak dari hemisfera terkemuka. " Kesimpulannya, satelit dengan orbit khatulistiwa dan eksentrik mempunyai kebarangkalian untuk berinteraksi lebih jauh dengan satelit lain - menyediakan kaedah untuk berubah lagi ke orbit yang berbeza.
Sekarang setelah kita menentukan tahapnya, bagaimana gambar yang diambil dari rindge unik ini dapat menyokong teori tersebut? Menurut Freire, "Senario perlanggaran cincin secara semula jadi menghasilkan ciri linear tepat di khatulistiwa: ini adalah persimpangan geometri satah cincin dan permukaan bulan dengan (sebelumnya) orbit khatulistiwa." Pertimbangan yang sangat teliti telah diberikan kepada tektonik, tetapi formasi linear yang sempurna - terletak tepat di khatulistiwa - tidak mungkin terjadi akibat proses tektonik dan Iapetus tidak menunjukkan tanda-tanda aktiviti gunung berapi.
"Satu lagi ciri utama dari belakang adalah ketinggiannya berubah dengan sangat perlahan dengan garis bujur," kata Freire, "Ini dapat diharapkan dari pemendapan bahan dari cincin, tetapi ketinggian tetap seperti ini tidak pernah diperhatikan untuk fitur tektonik apa pun. Sekiranya asal rindge adalah tektonik dan mendahului lapisan gelap, maka ia tidak semestinya terbatas pada Cassini Regio. Sekiranya ia melapisi lapisan, maka permukaan yang dibina dari arah upwelling dari bahagian dalam Iapetus harus jauh lebih terang daripada permukaan sekitarnya. "
Analisis yang cukup besar telah diberikan kepada maklumat yang diberikan oleh pengimejan Cassini. Panjang longitudinal rabung kurang dari 180 darjah, yang menunjukkan bahawa Iapetus tidak pernah berada di dalam kawasan cincin - menunjukkan bahawa ia hanya bertembung dengan tepi cincin. Pertimbangan mekanik cakerawala menunjukkan bahawa perlanggaran dengan pinggir cincin semestinya menyebabkan pergerakan hentaman zarah relatif ke permukaan satelit. "Ini merupakan fakta penting yang diperhatikan: walaupun Cassini Regio adalah simetris relatif terhadap lintasan di arah utara / selatan, tidak begitu ke arah timur / barat." Model perlanggaran ini menunjukkan bahawa bahagian belakang akan lebih tinggi di bahagian barat di mana hentamannya lebih dekat ke menegak dan kemudian perlahan-lahan bergerak ke arah timur - fakta yang disokong oleh gambar. Dengan berjuta-juta kawah hentaman terbentuk setiap detik di sepanjang garis, corak ini akan menjadi tidak ketara. Pemanasan es yang terkandung dalam zarah-zarah yang berdampak akan menghasilkan atmosfera sementara, dengan kecerunan tekanan yang kuat jauh dari lorong. Kecerunan ini akan menghasilkan angin kencang yang mampu membawa debu halus. Kata Freire, "Dalam hipotesis kami, debu yang ditumpangkan oleh angin seperti itu adalah lapisan gelap wilayah yang sekarang dikenali sebagai Cassini Regio." Senario seperti itu disokong oleh bukti lain: "Garisan gelap yang diperhatikan di pinggir Cassini Regio menunjukkan bahawa angin bertiup dari khatulistiwa yang menumpahkan 'debu'. Kita dapat yakin dengan ini kerana citra Cassini menunjukkan dengan jelas bahawa debu tersimpan ke bawah dari pelek kawah. " Ini tidak dapat dipertimbangkan oleh penerbangan partikel balistik dari khatulistiwa, seperti yang dicadangkan oleh ketua Pasukan Pengimejan Cassini, Carolyn Porco. Ia tidak dapat dihasilkan di Iapetus masa kini, kerana ia tidak mempunyai suasana. Kesimpulan bahawa suasana sementara pernah wujud menjadi tidak dapat dihindari.
Mungkinkah penemuan menarik ini berasal dari kesan sebelumnya dengan salah satu cincin Saturnus? Petunjuk-petunjuk itu pasti menjadikan potongan-potongan teka-teki itu bersatu dengan rapi. Berkat kerja yang dilakukan oleh penyelidik seperti Paulo Freire, kita mungkin telah menyelesaikan misteri sistem suria berusia 333 tahun.
Ditulis oleh Tammy Plotner, dengan banyak terima kasih kepada Paulo Freire atas sumbangannya.
