Хал Левисън върху странния лунен япет на Сатурн

„Япет е едно от най-странните неща в Слънчевата система, казва Хал Левис, „ и докато го изучаваме все повече и повече, става все по-странно и по-странно. “

Хал Левисън, планетарен учен от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо, говори за Япет, третата по големина от повече от 60 луни на планетата Сатурн. Една от необичайните особености на Луната е верига от планини на около 15 километра или девет мили височина, която почти напълно обгражда Иапет в екватора му. Д-р Левисън представи документ на среща през април 2011 г. на Американското астрономическо общество по динамична астрономия, проведена в Остин, Тексас, където показа доказателства, че лунният Иапет може да е имал пръстен от космически скали, като това е родителската планета Сатурн, който се срина на Луната и образува планинския хребет. Д-р Левисън разговаря с Хорхе Салазар на EarthSky.

Лунен япет на Сатурн, Кредит за изображения: НАСА / JPL / Институт за космически науки

Какво се случва на Сатурн, луната, Япет?

Япет е едно от най-странните неща в Слънчевата система. Разбира се, странните неща са готини. Дори беше известно, че е странно по времето на откриването, когато Касини, който за пръв път го видя, разбра, че го вижда само от едната страна на Сатурн. Причината за това е поради голяма разлика в албедо. Тоест, разликата в яркостта между всяка страна на Япет. Едната страна е почти изцяло черна. Другото е бяло. Докато го изучаваме все повече и повече, става все по-странно и по-странно.

Нещото, което ме интересува, са две характеристики на Япет. Първото е, ако някога сте виждали негова снимка от Касини, първото нещо, което хората казаха, когато започнаха да слизат снимки, е: it прилича на орех. Тоест, it s притиснат към полюсите в сравнение с радиуса му и изглежда като предмет, който се върти на 16 часа. Но всъщност се върти на 79 дни. Така it s получи тази вкаменена издутина, която сякаш идва от време, когато се въртеше много по-бързо, отколкото е днес.

Също така точно по екватора е билото, което е високо около 15 километра и ширина 50 километра, което можем да видим, поне в кръгове на поне 110 градуса от спътника. Поради непълно покритие, всъщност може да върви наоколо. Ето, че защо аналогията на орех е добра.

We re говорим за билото на планините 6 мили или 15 километра високо, което обхваща екватора?

Планини на Япет, Кредит за изображения: НАСА / JPL / Институт за космически науки

Не е задължително, защото това е почти непрекъснато на места. Прилича на устна. Първото нещо, за което се сетих, когато видях, че е производствен недостатък. Когато бях дете, играех с тези топки, които бяха направени от две гумени половинки, които бяха залепени заедно. И там са малко гребенче по екватора. Това изглежда как изглежда това нещо, с изключение на това, че те са нещо извън центъра. Така че аз си помислих, аха, това е една от тези топки, която е неправилно произведена.

Проблемът се опитва да разбере как може да се случи такова странно нещо. Има хора, които работят върху идеята, че всичко е вътрешно, че има свиване поради охлаждане и може да се случи вътрешното нагряване поради Алуминий-26. И това може би може да ви даде тази странна форма.

We ve работихме по друга идея. И това е, че всъщност това беше пръстен около Япет, който се срути на повърхността му, правейки билото. Има друг проблем. We ve говорехме за билото, но не забравяйте, първото нещо, което казах, беше формата. Изглежда, че се върти в 16 часа, наистина бързо, но всъщност се върти много бавно. И един от проблемите за хората, които се опитват да разберат това де-въртене, е, че в класическите идеи, това е Сатурн, който прави всички де-спининг. Япет се върти наистина бързо. Там приливна издутина издигната на Иапет поради Сатурн. Това се компенсира малко от насочването директно към Сатурн, което кара Iapetus да се върти.

Същото се случва и в системата Земя-Луна. Докато Земята се върти, има приливната издутина, която се измества малко от Луната. В резултат на това Земята се забавя малко. И Земята се отдалечава бавно. Същият аргумент може да бъде направен и за Iapetus.

Проблемът е, че ако погледнете това, най-малко наивно, е, че за да накарате това да работи и да се разсее много енергия в Iapetus, докато се върти, Iapetus трябва да бъде хубав и мръсен и податлив. Ако е твърд, няма да се деинсталира много бързо. Но за да запази първоначалната си форма от 16 часа, тя трябва да бъде твърда. Така че имате това несъответствие. За да накарате спътника да се де-върти в епохата на Слънчевата система, се нуждаете от нещо, което е нещо тихичко. Но за да запазите издутината, се нуждаете от нещо, което е твърдо. И беше много трудно да се опитат и да се разрешат и двете тези ограничения едновременно. Успяхме да го направим, но това изисква известна работа с краката, когато става въпрос за настройка на моделите.

Как човек изучава тази лунна Сатурн под повърхността, без всъщност да ходи там?

Правим това, като провеждаме числени експерименти. Това е видът, който играя през цялото време. Виждате слънчевата система такава, каквато е днес. И се опитваш да разбереш как може да стигне до там. Начинът, по който правим, е, че сме склонни да изградим компютърен модел, който има цялата физика, която смятате, че е била важна; съставят първоначалните условия по много начини; залепете ги във вашия код; карайте ги да мелят известно време; и изскача отговор, че според нас слънчевата система трябва да изглежда; сравняваме го с това, което виждаме и казваме „да“, това е добро, това е лошо; и се опитайте да решите дали първоначалните ви условия са били грешни или физиката ви е била погрешна. И продължавате да повтаряте, докато не получите нещо като това, което виждаме.

Хората може би са запознати с пръстените на планетата Сатурн, гледани през телескоп. Но това, за което говорите, са пръстени около луна на Сатурн?

Да. Нашата теория, която предлагаме за деинформиране на Япет, е, че Япет претърпя сблъсък с друг спътник, който беше около 10 процента от собствената му маса.

Това отново е поредната аналогия със Земята-Луната. Нашите любими идеи относно образуването на Луната са, че нещо за размера на Марс е ударило Земята и е създало диск с материал около Земята при този сблъсък, който се е формирал, за да образува Луната.

Ние предполагаме почти същия сценарий за Япет, че той е бил ударен от нещо около една десета от неговата маса, което отново е това, което според нас се е случило със Земята при образуването на Луната. Това създаде пръстен от материал около Iapetus. От външната страна на този пръстен материал, натрупан за формиране на сателит. И вътрешността на този пръстен, вещи се спуснаха в диск, точно на екватора на Япетус, образувайки билото.

Сега по-рано казах, че е трудно да се създаде модел, включващ точно това, което ще де-върти Iapetus и ще запази издутината му. Като добавим и този спътник, който, тъй като е много по-близо от Iapetus, го прибавя много по-ефективно и ни позволява да го деинфинираме много бързо и все пак да го поддържаме достатъчно твърд, за да може да запази формата си.

Колко добре се задържа тази теория, че лунният япет на Сатурн се сблъска с голяма космическа скала, за да му даде характеристиките, за които говорим днес?

Тази идея е в начален стадий. Има начин да излезете с широката идея и да напишете документ и да кажете на колегите си, което правя на тази среща: „Ето тази странна идея. И изглежда, за първи ред, да работим. ”Можете да напишете прости уравнения, които определят какво смятаме за това поведение и да покажете, че можете да получите някакъв точен отговор.

И след това, през следващите година или две, или дори по-дълго, ще изграждаме все повече и по-сложни модели, някои от които включват как ще расте ръбът, и ще видим дали гребенът, който можем да изградим на Iapetus от този пръстен, прилича на билото виждаме. Имаме някои предварителни резултати, които предполагат, че това може да е правилно. По-сложни модели на еволюцията, приливната еволюция на Iapetus, използваща все по-сложни модели за интериора на спътника. Сега правим нещо много просто. И на всеки етап приемаме това, което говорят компютърните модели и го сравняваме с това, което виждаме, най-добре, и виждаме дали можем да изключим идея или не.

Защо учените изучават нещо като билото на луна на Сатурн, защо научният интерес?
Интересът ми изцяло се опитва да разбера как се е образувала Земята - защо е там, където е, защо има масата, която прави и химическият състав, който прави, защо има луна, която виждаме. Това е основният ми интерес. Така че, когато се огледам за останалата част от Слънчевата система, това, което търся, са начини за изучаване на процеса - физиката, която влиза в изграждането на планети. И когато видим нещо, което не разбираме, като този много странен спътник на Сатурн. когато видим нещо, което не разбираме, това е отлична лаборатория за тестване на процесите, които смятаме за важни тук. И разглеждайки например Япет и този хребет, ни ограничава как се е развил вътрешността му, което ни казва нещо за неговия химичен състав. Или, ако нашият модел е правилен, как въздействията генерират пръстени и дискове, което може да бъде важно например върху влиянието на луната. Така че това са аналогии. Всички тези светове са аналогии на Земята и това, което виждаме тук. И единственият начин да сме сигурни, че нашите модели за формиране на Земята са правилни, като разгледаме тези други тела на Слънчевата система.

Едно нещо, което ме поразява в Iapetus, е колко необичайно е - неговите цветове „ин ин ян“, където едната страна е ярко бяла, а другата тъмна като въглища; този огромен хребет от планини, преминаващ през неговия „шев“; и нейното въртене 79 земни дни.

Япетът е странен на толкова много нива. И отново, това е изключението от правилата, които ни помагат да се учим. И гледайки Япет, трябва да направите крачка назад. Не е нормално да изучавам спътници на гигантските планети. Основното ми нещо е да се опитам да направя формирането на планетата по някакъв начин. Но когато видите нещо подобно, отново сте принудени да го разберете, защото това го поставя в контекст. Винаги има изключения. Но е трудно да се намерят изключения в науката, която не ти казва нещо за това, което смяташ за истина. И затова трябва да продължите след тези странни неща, за да ги разберете.

Спомням си за интервю, което EarthSky имаше с вас преди няколко години, когато описахте ранната Слънчева система като „дерби за събаряне“, време, което астрономите все още не разбират толкова добре.

Мисля, че ще видите революция - това е независимо от Япет - мисля, че ще видим революция в нашето разбиране за това как се формират планетите през следващите три или четири години. Мисля, че моделите, които са съществували преди, не са били достатъчно сложни, за да уловят някои физически процеси, които са движели нещата. И се случва много, когато погледнем слънчевата система, която не разбираме.

За мен най-фундаменталното от тях е Марс. Знам, че има много внимание към Марс в наши дни. Но това, за което говоря, наистина е основен въпрос, касаещ Марс, и това е неговият размер. Нашите теории за формиране на планети прогнозират, че планетите са станали по-големи, колкото по-далече сте от слънцето. И Марс е изключение от това. Вероятно е десет пъти по-малка по маса, която трябва да бъде, въз основа на всеки от нашите модели. И имаше общи усилия от общността, за да се опита и да разбере това. И имаме нов модел относно този, който според мен ще реши проблема. Ако това е вярно, това показва, че ние изоставяме важен процес в разбирането на земните планети, който според мен в дългосрочен план би могъл да промени много от това, което мислим. В момента пишем документа. Елате и поговорете с нас, когато го публикуваме.

Кое е най-важното нещо, което искате хората да знаят днес за лунния япет на Сатурн?

Предполагам, че това, което искам хората да си вземат от вкъщи, е, че изследването на Слънчевата система, което правехме, непрекъснато ни доставя изненади, а тези изненади ни помагат да разберем по-добре общата картина. И така мисля, че колкото повече проучвания правим, толкова по-голяма е вероятността да успеем да разберем процеса на формиране на планетите. И това важи не само за Япет, а за Кеплер и извънсоларните планетарни системи, всички тези неща са свързани, според мен, в опит да разбера какво се случва.

Хал Левисън от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо, говори за лунния япет на Сатурн, третия по големина от повече от 60 луни, обикалящ около кръговата планета.