Vysvetleni Saturnovych Raviolovych Mesicu
Měsíce Saturnu jsou zvláštní.
Myslím, opravdu podivný. Když se kosmická loď Cassini v roce 2004 objevila u Saturnu a začala provádět průlety některých vnitřních měsíců, obrazy, které poslala na Zemi, byly tak bizarní, že jsem se na ně musel na okamžik podívat, abych pochopil tvar, který jsem viděl.
To proto, že někteří vypadají jako ... ravioli. Ano, vážně.
Saturnovy měsíce Atlas (vlevo) a Pan (vpravo), oba kolem sebe mají velké zploštělé okraje, takže vypadají jako ravioli. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Tento obrázek ukazuje malé (~ 35 kilometrů široké) měsíce Atlas a Pan. Myslím, pojď . Už jen při pohledu na ně mám hlad.
Co by mohlo způsobit, že mají tyto široké ráfky?
První myšlenka souvisela s polohou . Oba měsíce obíhají kolem Saturnu v prstencovém systému nebo v jeho blízkosti. Široký vnější prstenec Saturnu se nazývá prstenec A a má v sobě mezeru zvanou Encke Gap, která je široká asi 325 km. V této mezeře obíhá oběžná dráha a Atlas těsně mimo ostrý vnější okraj prstence A. Pokud by gravitace měsíců mohla k sobě přitáhnout ledové prstencové částice, mohly by se akumulovat podél měsíčních rovníků a v měsíční slabé gravitaci by tyto bizarní struktury vytvořily.
Pokud by tomu tak bylo, měsíce by měly tvořit elipsoidní tvary (jako rugbyový míč) kvůli přílivu a odlivu od gravitace Saturnu. Nemají, takže se musí dít něco jiného.
Animace ukazující přístup Cassini k Atlasu. Tečky nejsou hvězdy, ale subatomické částice, které se střetávají s Cassiniho detektory. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Tým planetárních vědců přišel s dalším nápadem, který by tyto tvary mohl vysvětlit : Srážky při pomalé rychlosti.
V tomto scénáři Měsíce rostou tím, že se malé částice srážejí a slepují, ale proces se postupem času mění, protože se tvoří větší objekty. Nejprve se ve vnějších prstencích vytvoří slušně velký měsíček a díky interakci s prstenci se odstěhuje ze Saturnu. V místě, kde se vytvořil ten první, se pak vytvoří druhý, menší měsíc a také se odstěhuje. Tento proces pokračuje, přičemž každý měsíc roste, jak se pohybuje skrz prstence a od nich, a vy skončíte se sérií měsíců, které se zvětšují, čím dále od Saturnu jsou; tento růstový proces se nazývá pyramidový režim .
Ale co se stane potom? Nová práce se zaměřuje na kolize pomalých rychlostí mezi těmito měsíci, aby zjistila, jaké tvary nabývají. Pomocí sofistikovaných počítačových modelů, jak se tyto objekty chovají, když se srazí, zjistili úžasnou věc: Když odpovídaly hmotnosti, struktuře objektů (na rozdíl od pevných látek mají tendenci být porézní) a přílivu a odlivu z gravitace, byly dokáže docela dobře reprodukovat tvary Pan a Atlas.
Srážky musí být čelní, nebo téměř stejné, a vyskytují se při rychlostech několika desítek metrů za sekundu (zhruba až dvakrát rychleji než rychlost na dálnici). Když k tomu dojde, tito dva se srazí, splynou a trochu splooskují dohromady jako slushballs a vytvářejí kolem sebe hřeben, když se materiál vytlačí (jako součást zmrzlinového sendviče, pokud je zmrzlina příliš teplá, a tyto potraviny analogie mě zabíjí)
Animace z počítačových modelů toho, jak se některé Saturnovy měsíce vytvořily z kolizí pomalé rychlosti. Zápočet: Adrien Leleu, Martin Jutzi a Martin Rubin z University of Bern.
Poté, co se vytvoří moonlet s hřebenem, se úlomky z nárazu, který byl vržen do prostoru kolem něj, mohou znovu nahromadit a vytvořit širší ráfky typu ravioli. To mohl je také možné, že část tohoto materiálu pochází také z prstenů, jako první myšlenka.
Saturnovy ravioly a spaetzle měsíce Atlas, Pan a Prometheus (horní řada) a modely jejich tvarů na základě kolizí (dole). Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
Tato metoda dokonce vysvětluje velmi zvláštní tvar měsíce Prometheus, který je protáhlý a na koncích má špičaté špičky. Pokud by srážka nebyla přesně čelní, ale o několik stupňů pryč, mimostředový náraz způsobí, že výsledný objekt bude prodloužen a příliv a odliv od Saturnu jej dále protáhne a vytvoří zkroucený, špičatý tvar. Jejich modely se podivuhodně shodují se skutečným tvarem měsíce.
Čelní srážky by byly přirozeným výsledkem pyramidového procesu, protože měsíce se zpočátku tvoří v rovině prstenců, což je velmi pevně sevřený. Takže ta část také funguje.
Cassiniho obraz měsíce Iapetus ve tvaru vlašského ořechu (vlevo) a jeho model založený na srážkách mezi menšími měsíci, reprodukující podivný a obrovský rovníkový hřbet. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
I když zjistili, že tato metoda funguje pro vnitřní měsíce, mohla by fungovat i pro některé velké vnější měsíce. Nedávno jsem psal o Iapetu, vnějším měsíci Saturnu, který je široký 1 500 km a má obrovský hřeben, který obíhá celou rovník. V tom článku jsem psal o nějakém výzkumu, který ukázal, jak se prsten materiálu kolem Měsíce po srážce mohl nahromadit na povrchu a hromadit se, aby vytvořil souvislé pohoří.
Ale tato nová práce naznačuje, že hřeben se vytvořil po pomalé srážce mezi dvěma měsíci, každý s polovinou hmotnosti Iapetus. To je možné, ale čelní srážka je méně pravděpodobná tak daleko, jak obíhá Iapetus (hodně přes 3 miliony km od planety) a při výrazném orbitálním náklonu 15 ° k Saturnovu rovníku. Možná Iapetus vytvořil způsob, jakým předpovídali, a něco, co se stalo, to dalo na vysoce nakloněnou oběžnou dráhu. Není to jasné.
Poučení z tohoto příběhu je mnoho. Jedním z nich je, že je možné vysvětlit podivné tvary vnitřních měsíců Saturnu a možná i některé další, ale přesné detaily může být obtížné určit. Další je, že konkurenční teorie jsou dobré, protože někdy jsou jejich části správné a lze je kombinovat.
Za třetí je to, že i nyní, roky poté, co Cassini dokončila svou misi a ponořila se do atmosféry Saturnu, stále pořádně nerozumíme tomu, co se děje s flotilou podivných, podivných měsíců prstencového světa. Může to chvíli trvat, než se to všechno spojí, a možná do té doby budeme mít v Saturnu další misi, která může tyto myšlenky vyvrátit nebo podpořit.
Saturn je krásné a zvláštní místo. Očekávám, že na to budou vždy otázky, na které bude ještě třeba odpovědět.
