gov-civil-vilareal.ptErklärung der Ravioli-Monde des Saturn
>Saturnmonde sind seltsam.
Ich meine, Ja wirklich seltsam. Als die Raumsonde Cassini 2004 am Saturn auftauchte und anfing, einige der inneren Monde zu fliegen, waren die Bilder, die sie zur Erde schickte, so bizarr, dass ich sie tatsächlich einen Moment lang betrachten musste, um überhaupt die Form zu verstehen, die ich sah.
Das liegt daran, dass einige von ihnen wie, nun ja... Ravioli aussehen. Ja, ernsthaft.
Die Saturnmonde Atlas (links) und Pan (rechts), die beide große, abgeflachte Ränder haben, die sie wie Ravioli aussehen lassen. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Dieses Bild zeigt die kleinen (~35 Kilometer breiten) Monde Atlas und Pan. Ich meine, aufleuchten . Allein der Anblick macht mich hungrig.
Was könnte dazu führen, dass sie diese breiten Felgen haben?
Der erste Gedanke hatte mit dem Standort zu tun . Beide Monde umkreisen Saturn im oder sehr nahe dem Ringsystem. Der breite äußere Saturnring wird A-Ring genannt und hat eine Lücke, die Encke-Lücke, die etwa 325 km breit ist. Pan kreist innerhalb dieser Lücke und Atlas knapp außerhalb der scharfen Außenkante des A-Rings. Wenn die Schwerkraft der Monde die eisigen Ringteilchen anziehen könnte, könnten sie sich entlang der Äquatoren der Monde ansammeln und in der schwachen Schwerkraft der Monde diese bizarren Strukturen bilden.
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Wenn dies jedoch der Fall wäre, sollten die Monde aufgrund der Gezeiten der Schwerkraft des Saturn ellipsoide Formen (wie ein Rugbyball) bilden. Sie tun es nicht, also muss etwas anderes vor sich gehen.
Animation, die die Annäherung von Cassini an Atlas zeigt. Die Punkte sind keine Sterne, sondern subatomare Teilchen, die mit Cassinis Detektoren kollidieren. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Ein Team von Planetenwissenschaftlern hatte eine andere Idee, die diese Formen erklären könnte : Kollisionen mit langsamer Geschwindigkeit.
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In diesem Szenario , die Monde wachsen durch kleine Partikel, die kollidieren und zusammenkleben, aber der Prozess ändert sich mit der Zeit, wenn sich größere Objekte bilden. Zunächst bildet sich in den äußeren Ringen ein anständig großes Mondchen, das sich aufgrund von Wechselwirkungen mit den Ringen aus dem Saturn herausbewegt. An der Stelle, wo der erste entstanden ist, bildet sich dann ein zweiter, kleinerer Mond, der ebenfalls austritt. Dieser Prozess geht weiter, wobei jeder Mond wächst, während er sich durch die Ringe und von ihnen weg bewegt, und Sie erhalten eine Reihe von Monden, die größer werden, je weiter sie sich vom Saturn entfernt befinden; Dieser Wachstumsprozess wird als bezeichnet pyramidales Regime .
Aber was passiert danach? Die neue Arbeit untersucht langsame Kollisionen zwischen diesen Monden, um zu sehen, welche Formen sie annehmen. Mit ausgeklügelten Computermodellen, wie sich Objekte wie diese bei Kollisionen verhalten, fanden sie eine erstaunliche Sache: Wenn sie die Masse, die Textur (sie neigen dazu, porös im Gegensatz zum Festkörper zu sein) der Objekte und die Gezeiten aufgrund der Schwerkraft berücksichtigten, waren sie in der Lage, die Formen von Pan und Atlas ziemlich gut zu reproduzieren.
Die Kollisionen müssen frontal oder fast frontal erfolgen und erfolgen mit Geschwindigkeiten von einigen Dutzend Metern pro Sekunde (etwa bis zu doppelt so schnell wie Autobahngeschwindigkeiten). Wenn das passiert, kollidieren die beiden, verschmelzen und spritzen wie Matschbälle zusammen und bilden einen Grat um sie herum, wenn das Material herausgequetscht wird (wie der Eisteil eines Eiscreme-Sandwiches, wenn das Eis zu warm ist, und diese Lebensmittel Analogien bringen mich um)
Animationen von Computermodellen, die zeigen, wie sich einige der Saturnmonde aus Kollisionen mit langsamer Geschwindigkeit gebildet haben. Credit: Adrien Leleu, Martin Jutzi und Martin Rubin von der Universität Bern.
Nachdem sich das Mondstück mit einem Grat gebildet hat, können sich die Trümmer des Aufpralls, die um ihn herum in den Weltraum geschleudert wurden, wieder ansammeln und die breiteren Ravioli-artigen Ränder bilden. Es Macht auch möglich sein, dass ein Teil dieses Materials auch von den Ringen stammt, wie die erste Idee postulierte.
Saturns Ravioli und Spätzlemonde Atlas, Pan und Prometheus (obere Reihe) und Modelle ihrer Formen basierend auf Kollisionen (unten). Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Universität Bern
Diese Methode erklärt sogar die sehr seltsame Form des Mondes Prometheus, der länglich ist und an seinen Enden spitze Spitzen hat. Wenn die Kollision nicht genau frontal, sondern um einige Grad versetzt war, führt der außermittige Aufprall dazu, dass das resultierende Objekt länger wird und die Gezeiten von Saturn es weiter dehnen, wodurch die verdrehte, spitze Form entsteht. Ihre Modelle entsprechen der tatsächlichen Form des Mondes unheimlich gut.
Frontalkollisionen wären ein natürliches Ergebnis des Pyramidenprozesses, da sich die Monde zunächst in der Ebene der Ringe bilden, also sehr fest eingeengt. Das Teil funktioniert also auch.
Cassini-Bild des walnussförmigen Mondes Iapetus (links) und ein Modell davon, das auf Kollisionen zwischen kleineren Monden basiert und den seltsamen und riesigen Äquatorkamm reproduziert. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Universität Bern
Während sie feststellen, dass diese Methode für innere Monde funktioniert, könnte sie auch für einige große äußere Monde funktionieren. Ich habe kürzlich über Iapetus geschrieben, einen äußeren Mond des Saturn, der 1.500 km breit ist und einen riesigen Rücken hat, der den ganzen Äquator umläuft. In diesem Artikel habe ich über einige Forschungen geschrieben, die zeigten, wie sich ein Ring aus Material um den Mond nach einer Kollision auf der Oberfläche angesammelt haben könnte und sich zu einer durchgehenden Bergkette stapelte.
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Aber diese neue Arbeit legt nahe, dass der Rücken nach einer langsamen Kollision zwischen zwei Monden mit jeweils der Hälfte der Masse von Iapetus gebildet wurde. Das ist möglich, aber eine Frontalkollision ist weniger wahrscheinlich, wenn die Umlaufbahn von Iapetus (weit mehr als 3 Millionen km vom Planeten entfernt) und bei einer signifikanten Orbitalneigung von 15° zum Äquator des Saturns liegt. Vielleicht hat Iapetus so geformt, wie sie es vorhersagen, und das Etwas hat es auf eine stark geneigte Umlaufbahn gebracht. Es ist nicht klar.
Die Lehren dieser Geschichte sind vielfältig. Einer ist, dass es möglich ist, die seltsamen Formen der inneren Saturnmonde und vielleicht auch einige andere zu erklären, aber die genauen Details können schwer zu bestimmen sein. Eine andere ist, dass konkurrierende Theorien gut sind, da manchmal Teile davon richtig sind und kombiniert werden können.
Eine dritte ist, dass wir selbst jetzt, Jahre nachdem Cassini seine Mission beendet und in die Atmosphäre des Saturns eingetaucht ist, immer noch nicht wirklich verstehen, was mit der Flotte seltsamer, seltsamer Monde der beringten Welt vor sich geht. Es kann eine Weile dauern, bis das alles zusammenkommt, und vielleicht haben wir bis dahin eine andere Mission bei Saturn, die diese Ideen negieren oder unterstützen kann.
Saturn ist ein wunderschöner und seltsamer Ort. Ich gehe davon aus, dass es immer noch Fragen dazu geben wird, die noch beantwortet werden müssen.
