قمر زحل يابيت و "قشرته" الغريبة. حقوق الصورة: NASA / JPL / SSI. اضغط للتكبير.
هل هناك كوكب أكثر غموضا وجمالا للمراقب من زحل؟ في حين أن جميع عمالقة الغاز الأربعة في نظامنا الشمسي لديهم نظام حلقي ، يمكن رؤية زحل فقط من الأرض. لطالما شعر علماء الفلك في الفناء الخلفي بسعادة غامرة لمشاهدة حلقتين مشرقتين وتقسيم كاسيني المظلم ، في حين حددت التلسكوبات المرصدية العديد من الحلقات والثغرات المنفصلة. لم يكن حتى بداية الثمانينيات من القرن الماضي عندما جعل فوييجر "يطير بجوارنا" كنا ندرك أكثر من ألف حلقة فردية مرتبطة بجاذبية زحل وأقماره الصغيرة العديدة. الحلقات نفسها ليست أكثر من جسيمات جليدية تتراوح في الحجم من الغبار إلى الصخور. ينضم إلى هذه الرقصة المعقدة الأقمار الصناعية - من تيتان الغلاف الجوي بحجم الزئبق إلى الهبوط المتدهور ، الذي يدور بشكل غير مركزي. منذ أواخر القرن الثامن عشر ، عرفنا تيتان وميماس وإنسيلادوس وتيثيس وديون وريا وإيبيتوس. كشفت دراساتنا أن أربعة أقمار تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل نظام حلقات زحل - Pan و Atas و Pandora و Prometheus. نحن نعلم أن سطح إنسيلادوس عالي الانعكاس يتكون من الجليد وأن Iapetus أكثر إشراقًا من جانب واحد من جانب آخر ...
وربما تكون قد جمعت حلقة لأنها اجتاحت التغيرات المدارية.
منذ اكتشافه عام 1672 ، كنا ندرك أن نصف الكرة الرئيسي في Iapetus أغمق من الجانب الزائد. بفضل صور مهمة كاسيني التي تم التقاطها في ديسمبر 2004 ، تم اكتشاف وجود سلسلة استوائية كبيرة على الجانب المظلم من Iapetus.
وفقًا لرسالة بحث جيوفيزيائي قدمها باولو سي سي في 29 أبريل. مرصد فريري من أريسيبو ، "... هذا الحافة والغطاء الداكن لنصف الكرة الأرضية الذي تقع عليه مترابطان بشكل وثيق وينتج عن تصادم مع حافة حلقة زحل البدائية ، نتج في النهاية عن تغير مفاجئ في مدار أتابتوس ". يقول Freire ، "نظرًا لطبيعته الفريدة ، سنشير من الآن فصاعدًا إلى سلسلة الاستوائية من Iapetus ببساطة على أنها" Rindge "لتعني أن هذه الميزة ليست سلسلة بالمعنى المعتاد للمصطلح ؛ أي سلسلة جبلية ناتجة عن العملية التكتونية. يشرح هذا النموذج بشكل طبيعي جميع الميزات الفريدة لهذا القمر الصناعي ؛ وربما يكون الحل لأحد أقدم الألغاز في علم الفلك في النظام الشمسي. "
كان أحد الأهداف العلمية لتصوير Cassini fly-by هو إلقاء بعض الضوء على الجانب المظلم من Iapetus ، المسمى Cassini Regio. لمفاجأة الباحثين ، كشفت عن سلسلة استوائية كبيرة على عكس أي شيء آخر موجود في النظام الشمسي - سلسلة متناظرة جدًا بالنسبة إلى كاسيني ريجيو لدرجة أنه يجب ربط السمتين ، كما أقرت سابقًا كارولين بوركو - رئيس كاسيني فريق التصوير. تشير غالبية القرائن إلى كيف يدور نظام الحلقة والأقمار المتشكلة مرة واحدة حول زحل نفسه.
يشير الفهم الحالي لتشكيل النظام الشمسي (وعلى نطاق أصغر ، النظام الزحلاني) إلى أن العديد من الكواكب (والأقمار الصناعية الأولية) ربما تكون قد بدأت ذات مرة في مدارات أصبحت غير مستقرة فيما بعد. يمكن أن يكونا قد تصادما مع بعضهما البعض ، أو تم طردهما من نظامهما من خلال لقاءات وثيقة مع الآخرين. في حالة زحل ، من الممكن أن يكون قد تم تعطيلهم بشكل تدريجي عند الاقتراب من جاذبية زحل وأنظمة الحلقات المشكلة. بالقرب من الكوكب ، في منطقة تعرف باسم "منطقة روش" ، يمنع سحب المد من زحل تكوين الأقمار الصناعية الأولية من جزيئات الحلقة. من أجل أن تتطابق نظرية تصادم الحلقة مع ما تصوره كاسيني ، كان لابد أن يكون إيبيتوس أحد هذه الأقمار ذات المدارات غير المستقرة.
تشير الأدلة إلى حقيقة أن شيئًا ما غيّر مدار Iapetus قبل اصطدامه بمواد الحلقة. لو لم يحدث ذلك ، لكانت الحلقة تتكيف مع جاذبية إيبتوس كما يتضح من الأقمار الصناعية المتضمنة حاليًا في الحلقات. في حالة هذه الأقمار الصناعية - لا يمكن أن يحدث سيناريو التصادم. في ظرف إيبتوس ، كان مداره بالضرورة غريب الأطوار ، أو لن تكون هناك اختلافات في السرعة بين أبيتوس وجسيمات الحلقة ومرة أخرى - لن تحدث تصادمات.
يشير التصادم مع الحلقة أيضًا إلى أن هذا المدار المتغير كان له perisaturnium في الحافة الخارجية لمنطقة Roche ، حيث يمكن أن توجد الحلقات لفترات أطول من الزمن. هذا دليل على أن Iapetus ربما كان أقرب إلى زحل من مداره الحالي. يقول فريري: "يشير وجود الحافة إلى أن مدار الأيبتوس وقت الاصطدام كان استوائيًا ، وإلا ، مع ميله الحالي ، فإن الاصطدام بحلقة لن ينتج حافة حادة ، ولكن شيئًا أشبه بطبقة داكنة مموجة من نصف الكرة الأرضية. " في الختام ، فإن الساتل الذي له مدار استوائي وغريب لديه احتمال كبير جدًا للتفاعل بشكل أكبر مع الأقمار الصناعية الأخرى - مما يوفر وسائل التغيير مرة أخرى إلى مدار مختلف.
الآن بعد أن أعددنا المسرح ، كيف تدعم الصور التي تم التقاطها لهذا القشرة الفريدة النظرية؟ وفقًا لـ Freire ، "سيناريو اصطدام الحلقة ينتج بشكل طبيعي ميزة خطية بالضبط عند خط الاستواء: هذا هو التقاطع الهندسي لمستوى الحلقة وسطح القمر مع مدار استوائي (سابقًا)." لقد تم إيلاء الاعتبار الدقيق للتكتونية ، ولكن مثل هذا التكوين الخطي تمامًا - الموجود بالضبط عند خط الاستواء - من غير المحتمل أن ينتج عن العمليات التكتونية ولا يظهر أيبيتس أي علامات على النشاط البركاني.
يقول فراير: "هناك سمة رئيسية أخرى للحركة وهي أن ارتفاعها يختلف ببطء شديد مع خط الطول ، وهذا يمكن توقعه من ترسب مادة من الحلقة ، ولكن مثل هذا الارتفاع الثابت لم يلاحظ أبدًا لأي ميزة تكتونية. إذا كان أصل القشرة تكتونيًا وسبق الطلاء الداكن ، فلا يجب أن يقتصر بالضرورة على كاسيني ريجيو. إذا كان قد تم تأجيل الطلاء ، فإن القشرة التي يتم بناؤها من ارتفاع من الداخل من Iapetus يجب أن تكون أكثر إشراقًا من السطح المحيط. ”
تم إجراء تحليل كبير للمعلومات التي قدمها التصوير كاسيني. الطول الطولي للحافة أقل من 180 درجة ، مما يشير إلى أن Iapetus لم يكن بالكامل داخل منطقة الحلقة - مما يشير إلى أنها اصطدمت بحافة حلقة. تشير اعتبارات الميكانيكا السماوية إلى أن الاصطدام بحافة الحلقة يجب أن يتسبب في حركة باتجاه الشرق لتأثيرات الجسيمات بالنسبة لسطح القمر الصناعي. "هذا يمثل حقيقة ملحوظة مهمة: على الرغم من أن Cassini Regio متناظرة بالنسبة للحافة في اتجاه الشمال / الجنوب ، إلا أنها ليست كذلك في الاتجاه الشرقي / الغربي". يشير نموذج الاصطدام هذا إلى أن الحافة ستكون أطول على الجانب الغربي حيث كانت التأثيرات أقرب إلى العمودية ومن ثم سوف تحفر ببطء باتجاه الشرق - وهي حقيقة تدعمها الصور. مع تشكيل ملايين الحفر الصخرية كل ثانية على طول الخط ، سيصبح هذا النمط واضحًا. إن تسامي الجليد المتضمن في الجسيمات المؤثرة سوف ينتج جوًا عابرًا ، مع تدرج ضغط قوي بعيدًا عن الحافة. ينتج هذا التدرج رياحاً سريعة قادرة على حمل الغبار الناعم. يقول Freire ، "في فرضيتنا ، الغبار الذي ترسبه هذه الرياح هو الطلاء الداكن للمنطقة المعروفة اليوم باسم كاسيني ريجيو." مثل هذا السيناريو مدعوم بأدلة أخرى: "تشير الخطوط المظلمة التي تمت ملاحظتها على حافة كاسيني ريجيو إلى أن الرياح كانت تهب من خط الاستواء والتي أودعت" الغبار ". يمكننا أن نكون على يقين من ذلك لأن صور كاسيني تظهر بوضوح أن الغبار يتراكم لأسفل من جنوط الحفرة. لا يمكن حساب ذلك عن طريق الطيران الباليستي للجسيمات من خط الاستواء ، على النحو الذي اقترحته زعيم فريق التصوير كاسيني ، كارولين بوركو. لا يمكن إنتاجه في العصر الحالي Iapetus ، لأنه ليس لديه جو. الاستنتاج القائل بأن جوًا عابرًا كان موجودًا من قبل يصبح لا مفر منه.
هل يمكن أن تكون هذه النتائج المثيرة حقًا من تأثير سابق مع إحدى حلقات زحل؟ يبدو أن القرائن بالتأكيد تجعل قطع اللغز تتناسب معًا بدقة. بفضل العمل الذي قام به باحثون مثل باولو فريري ، ربما نكون قد حللنا لغزًا في النظام الشمسي عمره 333 عامًا.
كتبه تامي بلوتنر ، مع جزيل الشكر إلى باولو فريري لمساهماته.
