gov-civil-vilareal.ptΕξηγώντας τα ραβιόλια φεγγάρια του Κρόνου
>Τα φεγγάρια του Κρόνου είναι περίεργα.
Εννοώ, Πραγματικά παράξενο. Όταν το διαστημόπλοιο Cassini εμφανίστηκε στον Κρόνο το 2004 και άρχισε να κάνει flybys μερικών από τα εσωτερικά φεγγάρια, οι εικόνες που έστειλε στη Γη ήταν τόσο περίεργες που έπρεπε πραγματικά να τις κοιτάξω για μια στιγμή για να καταλάβω ακόμη και το σχήμα που έβλεπα.
Κι αυτό γιατί μερικά από αυτά μοιάζουν, καλά ... ραβιόλια. Ναι, σοβαρά.
Τα φεγγάρια του Κρόνου, Άτλας (αριστερά) και Παν (δεξιά), και τα δύο έχουν μεγάλες πεπλατυσμένες ζάντες γύρω τους, κάνοντάς τα να μοιάζουν με ραβιόλια. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Αυτή η εικόνα δείχνει τα μικρά (wide 35 χιλιόμετρα πλάτος) φεγγάρια Άτλας και Παν. Εννοώ, ελα . Μόνο που τα κοιτάζω πεινάω.
Τι θα μπορούσε να τους κάνει να έχουν αυτές τις φαρδιές ζάντες;
Η πρώτη σκέψη είχε να κάνει με την τοποθεσία . Και τα δύο φεγγάρια περιστρέφονται γύρω από τον Κρόνο μέσα ή πολύ κοντά στο σύστημα δακτυλίων. Ο ευρύς εξωτερικός δακτύλιος του Κρόνου ονομάζεται δακτύλιος Α και έχει ένα κενό μέσα του που ονομάζεται κενό Encke, το οποίο έχει πλάτος περίπου 325 χιλιόμετρα. Ο Παν περιστρέφεται μέσα σε αυτό το κενό και ο Άτλας λίγο έξω από το αιχμηρό εξωτερικό άκρο του δακτυλίου Α. Εάν η βαρύτητα των φεγγαριών θα μπορούσε να προσελκύσει τα σωματίδια του παγωμένου δακτυλίου σε αυτά, θα μπορούσαν να συσσωρευτούν κατά μήκος των ισημερινών των φεγγαριών και στην αδύναμη βαρύτητα των φεγγαριών να σχηματίσουν αυτές τις παράξενες δομές.
Αν συνέβαινε αυτό, όμως, τα φεγγάρια θα έπρεπε να σχηματίζουν ελλειψοειδή σχήματα (σαν μπάλα ράγκμπι) λόγω των παλίρροιας από τη βαρύτητα του Κρόνου. Δεν το κάνουν, οπότε κάτι άλλο πρέπει να συμβαίνει.
Κινούμενα σχέδια που δείχνουν την προσέγγιση του Cassini στον Άτλαντα. Οι κουκκίδες δεν είναι αστέρια, αλλά υποατομικά σωματίδια που συγκρούονται με τους ανιχνευτές του Cassini. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
το αγόρι στο ξύλινο κουτί
Μια ομάδα πλανητών επιστημόνων ήρθε με μια άλλη ιδέα που θα μπορούσε να εξηγήσει αυτά τα σχήματα : Συγκρούσεις αργής ταχύτητας.
Σε αυτό το σενάριο , τα φεγγάρια όντως μεγαλώνουν από μικρά σωματίδια που συγκρούονται και κολλάνε μεταξύ τους, αλλά η διαδικασία αλλάζει με τον καιρό, καθώς σχηματίζονται μεγαλύτερα αντικείμενα. Πρώτον, ένα φεγγάρι αξιοπρεπώς μεγέθους σχηματίζεται στους εξωτερικούς δακτυλίους και, λόγω αλληλεπιδράσεων με τους δακτυλίους, μετακινείται έξω από τον Κρόνο. Ένα δεύτερο, μικρότερο φεγγάρι σχηματίζεται στη συνέχεια στο σημείο όπου σχηματίστηκε το πρώτο και κινείται προς τα έξω. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται, με κάθε φεγγάρι να μεγαλώνει καθώς κινείται μέσα και μακριά από τους δακτυλίους, και τελειώνετε με μια σειρά από φεγγάρια που μεγαλώνουν όσο πιο μακριά από τον Κρόνο είναι. αυτή η διαδικασία ανάπτυξης ονομάζεται πυραμιδικό καθεστώς .
Τι γίνεται όμως μετά; Το νέο έργο εξετάζει συγκρούσεις χαμηλής ταχύτητας μεταξύ αυτών των φεγγαριών, για να δει τι σχήματα παίρνουν. Χρησιμοποιώντας εξελιγμένα μοντέλα υπολογιστών για το πώς συμπεριφέρονται αντικείμενα όπως αυτά όταν συγκρούονται, βρήκαν ένα εκπληκτικό πράγμα: Όταν υπολόγισαν τη μάζα, την υφή των αντικειμένων (τείνουν να είναι πορώδη σε αντίθεση με τα στερεά) και τις παλίρροιες από τη βαρύτητα, ήταν ικανό να αναπαράγει τα σχήματα του Pan και του Άτλαντα αρκετά καλά.
Οι συγκρούσεις πρέπει να είναι μετωπικές, ή σχεδόν έτσι, και να συμβαίνουν με ταχύτητες δεκάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο (περίπου έως και διπλάσιες από τις ταχύτητες του αυτοκινητόδρομου). Όταν συμβεί αυτό, τα δύο συγκρούονται, συγχωνεύονται και μοιάζουν μεταξύ τους σαν νιφάδες, σχηματίζοντας μια κορυφογραμμή γύρω τους καθώς το υλικό αποκολλάται (όπως το παγωτό μέρος ενός σάντουιτς παγωτού εάν το παγωτό είναι πολύ ζεστό, και αυτά τα τρόφιμα οι αναλογίες με σκοτώνουν)
Κινούμενα σχέδια από μοντέλα υπολογιστών για το πώς σχηματίστηκαν μερικά από τα φεγγάρια του Κρόνου από συγκρούσεις χαμηλής ταχύτητας. Πίστωση: Adrien Leleu, Martin Jutzi και Martin Rubin του Πανεπιστημίου της Βέρνης.
Αφού σχηματιστεί το φεγγάρι με μια κορυφογραμμή, τα συντρίμμια από την πρόσκρουση που ρίχθηκαν στο διάστημα γύρω του μπορούν να συσσωρευτούν ξανά, σχηματίζοντας τις ευρύτερες ζάντες τύπου ραβιόλια. Το θα μπορούσε Επίσης, είναι δυνατόν κάποιο από αυτό το υλικό να προέρχεται και από τα δαχτυλίδια, όπως η πρώτη ιδέα που τέθηκε.
Τα ραβιόλια του Κρόνου και τα φεγγάρια του Άτλαντα, του Παν και του Προμηθέα (επάνω σειρά) και μοντέλα των σχημάτων τους με βάση τις συγκρούσεις (κάτω). Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
Αυτή η μέθοδος εξηγεί ακόμη και το πολύ περίεργο σχήμα του φεγγαριού Προμηθέα, το οποίο είναι μακρόστενο και έχει μυτερά άκρα στα άκρα του. Εάν η σύγκρουση δεν ήταν ακριβώς μετωπική, αλλά μακριά κατά μερικούς βαθμούς, η εκτός κέντρου πρόσκρουση προκαλεί το αντικείμενο που θα επιμηκυνθεί περισσότερο και οι παλίρροιες από τον Κρόνο θα το τεντώσουν περαιτέρω, δημιουργώντας το στριμμένο, μυτερό σχήμα. Τα μοντέλα τους ταιριάζουν πολύ με το πραγματικό σχήμα του φεγγαριού.
Οι μετωπικές συγκρούσεις θα ήταν ένα φυσικό αποτέλεσμα της πυραμιδικής διαδικασίας, αφού τα φεγγάρια σχηματίζονται αρχικά στο επίπεδο των δακτυλίων, το οποίο είναι πολύ σφιχτά περιορισμένος. Λειτουργεί λοιπόν και αυτό το κομμάτι.
Εικόνα Cassini του καρυδιού σε σχήμα φεγγαριού Iapetus (αριστερά), και ένα μοντέλο του βασισμένο σε συγκρούσεις μεταξύ μικρότερων φεγγαριών, αναπαράγοντας την περίεργη και τεράστια ισημερινή κορυφογραμμή. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
Ενώ βρίσκουν ότι αυτή η μέθοδος λειτουργεί για εσωτερικά φεγγάρια, θα μπορούσε να λειτουργήσει και για μερικά μεγάλα εξωτερικά φεγγάρια. Πρόσφατα έγραψα για τον Ιάπετο, ένα εξωτερικό φεγγάρι του Κρόνου που έχει πλάτος 1.500 χλμ., Και έχει μια τεράστια κορυφογραμμή που τρέχει μέχρι τον ισημερινό του. Σε εκείνο το άρθρο έγραψα για κάποια έρευνα που έδειξε πώς ένας δακτύλιος υλικού γύρω από το φεγγάρι μετά από μια σύγκρουση μπορεί να έχει συσσωρευτεί στην επιφάνεια, να συσσωρεύεται για να σχηματίσει τη συνεχή οροσειρά.
Αλλά αυτό το νέο έργο υποδηλώνει ότι η κορυφογραμμή σχηματίστηκε μετά από σύγκρουση αργής ταχύτητας μεταξύ δύο φεγγαριών το καθένα με τη μισή μάζα του Ιαπέτου. Αυτό είναι πιθανό, αλλά μια μετωπική σύγκρουση είναι λιγότερο πιθανή σε τροχιά Ιαπέτου (πολύ πάνω από 3 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τον πλανήτη) και σε σημαντική τροχιακή κλίση 15 ° προς τον ισημερινό του Κρόνου. Perhapsσως ο Ιαπέτος σχηματίστηκε με τον τρόπο που προβλέπουν και κάτι συνέβη για να το βάλει σε μια πολύ κεκλιμένη τροχιά. Δεν είναι ξεκάθαρο.
Τα μαθήματα αυτής της ιστορίας είναι πολλά. Το ένα είναι ότι είναι δυνατόν να εξηγηθούν τα περίεργα σχήματα των εσωτερικών φεγγαριών του Κρόνου, και ίσως και κάποια άλλα, αλλά οι ακριβείς λεπτομέρειες μπορεί να είναι δύσκολο να προσδιοριστούν. Ένα άλλο είναι ότι οι ανταγωνιστικές θεωρίες είναι καλές, αφού μερικές φορές μέρη τους είναι σωστές και μπορούν να συνδυαστούν.
Ένα τρίτο είναι ότι, ακόμη και τώρα, χρόνια μετά την ολοκλήρωση της αποστολής του Cassini και βύθιση στην ατμόσφαιρα του Κρόνου, δεν έχουμε ακόμη καταλάβει πραγματικά τι συμβαίνει με τον περίεργο, περίεργο φεγγάρι του στόλου του κόσμου. Μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος μέχρι να συγκεντρωθούν όλα αυτά, και ίσως μέχρι τότε να έχουμε μια άλλη αποστολή στον Κρόνο που μπορεί να αναιρέσει ή να υποστηρίξει αυτές τις ιδέες.
Ο Κρόνος είναι ένα όμορφο και παράξενο μέρος. Περιμένω ότι θα υπάρχουν πάντα ερωτήσεις σχετικά με τις οποίες πρέπει να απαντηθούν.
