Ιαπετός.Ένας πολύ εκκεντρικός δορυφόρος του Κρόνου

Advertisement

Ακόμη και μια βιαστική ματιά πάνω στον Ιαπετό, το φεγγάρι του Κρόνου, είναι αρκετό για να δούμε ότι είναι εκκεντρικά. Έχει δύο τόνους – το μισό είναι μαύρο, το άλλο είναι λαμπρό λευκό – και, με παράδοξο σχήμα, πεπλατυσμένο στους πόλους και στριμωγμένο πλευρικά. Μια κορυφογραμμή καλύπτει σχεδόν την μισή περίμετρο γύρω από τον Ισημερινό του, προσφέροντάς την εμφάνιση του κελύφους ενός καρυδιού.

Δύο πρόσωπα σαν του Ιανού
Στο μυθιστόρημα του Άρθουρ Κλαρκ, “2001: Οδύσσεια του Διαστήματος”, το φεγγάρι Ιαπετός διαδραματίζει έναν κεντρικό ρόλο. Είναι η περιοχή της πύλης του άστρου, η πύλη μέσω της οποίας διασχίζει ο Dave Bowman – ο σύγχρονος Οδυσσέας του Κλαρκ – για να συναντήσει το πεπρωμένο του σε μια μακρινή γωνιά του κόσμου.

Ο Κλαρκ επέλεξε τον Ιαπετό σαν την θύρα του άστρου λόγω της διπλής όψης του. Ξέρουμε ότι μόνο αυτό το σώμα μεταξύ των αντικειμένων του ηλιακού μας συστήματος, έχει την μια πλευρά του 10 φορές φωτεινότερη από την άλλη. Ποια καλύτερη θέση θα υπήρχε λοιπόν για να τοποθετήσει ο συγγραφέας ένα φανταστικό εξωγήινο αντικείμενο απ’ ό,τι σε ένα φεγγάρι, που σου δίνει την εντύπωση ότι είναι το ίδιο ένα τεχνητό – μη πραγματικό – αντικείμενο.
Η προέλευση των δύο προσώπων – σαν του Ιανού – του Ιαπετού είναι ένα από τα πάγια μυστήρια στο ηλιακό μας σύστημα, ένα πρόβλημα που εμμένει από την εποχή της ανακάλυψης του φεγγαριού από τον αστρονόμο Giovanni Cassini το 1671. Αλλά το μυστήριο μπορεί επιτέλους μπορεί τώρα να λύθηκε. Το κλειδί φαίνεται να μην είναι μια σύγκρουση των μυθολογικών Τιτάνων με μια αινιγματική εξωγήινη φυλή, αλλά μια αρχαία σύγκρουση με το θεαματικό σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου.

Η κορυφογραμμή 
Οι επιστήμονες όταν είδαν για πρώτη φορά εικόνες του από το διαστημικό όχημα Cassini παραξενεύτηκαν. Σε μήκος 1.300 km – σχεδόν το ένα τρίτο της περιμέτρου του φεγγαριού – υπήρχε μια εξαιρετική κορυφογραμμή. Σε κάποιο σημείο της είχε ύψος 20 km – πάνω από το διπλάσιο ύψος του όρους Everest – και αυτό μάλιστα συμβαίνει σε ένα φεγγάρι με διάμετρο μόνο 1.436 km, πολύ λιγότερη από τη μισή διάμετρο του δικού μας φεγγαριού. Η κορυφογραμμή ακολουθεί στενά τον ισημερινό του Ιαπετού. Και αυτό δεν συμβαίνει πουθενά αλλού στο ηλιακό σύστημα.

Εκ πρώτης όψεως, η ύπαρξη της κορυφογραμμής εμφανίζεται να είναι ο δεύτερος σημαντικός γρίφος – μαζί με τον πρώτο που είναι το φωτεινό και το σκοτεινό τμήμα του Ιαπετού. Το 2005 η αμερικανίδα αστρονόμος Carolyn Porco πρότεινε ότι τα δύο πιο πάνω χαρακτηριστικά γνωρίσματα συνδέονται. Η Carolyn Porco οδηγήθηκε σε αυτό το συμπέρασμα από το γεγονός ότι η σκοτεινή περιοχή του Ιαπετού, η Cassini Regio, διχοτομείται τέλεια από τη γιγαντιαία κορυφογραμμή.

Αλλά πώς μπόρεσαν δύο φαινομενικά άσχετα χαρακτηριστικά να σχετίζονται; Την απάντηση δίνουν οι δακτύλιοι του Κρόνου. Κάποτε ο Ιαπετός περιπλανήθηκε κοντά στο σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου. Οι δακτύλιοι του Κρόνου – που θεωρούνται ότι είναι τα λείψανα ενός ή περισσότερων αποσυντεθειμένων φεγγαριών – έχουν σπανίως πάχος 100 μέτρων αλλά είναι γεμάτα με κομμάτια βράχων και πάγου, με μέγεθος που κυμαίνονται από αυτό ενός κόκκου σκόνης έως μεγάλα κομμάτια βράχων. Όταν ο Ιαπετός λοιπόν πλησίασε στο εξωτερικό όριο των δακτυλίων βομβαρδίστηκε άγρια, στην ίδια ευθεία που οι δακτύλιοι συνάντησαν το φεγγάρι. Και τότε δημιουργήθηκαν ανά δευτερόλεπτο εκατομμύρια κρατήρων.

Αλλά το πιο σημαντικό δεν είναι οι ίδιοι οι κρατήρες. Είναι ο καθαρός όγκος του υλικού των δακτυλίων που αποτέθηκε σε ένα σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα στην επιφάνεια ενός φεγγαριού, όπως είναι ο Ιαπετός. Για να δώσουμε κάποια ιδέα για το πόσο γρήγορα αποτέθηκε αυτή η ποσότητα στον Ιαπετό, οι ειδικοί υποθέτουν ότι το σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου με τον Ιαπετό ήρθε σε επαφή για τρεις ώρες μόνο, ένα μικρό κλάσμα του χρόνου που θέλει το φεγγάρι για να στραφεί γύρω από τον Κρόνο. Από τη γνωστή πυκνότητα του υλικού στα δαχτυλίδια του Κρόνου και την ταχύτητα με τα οποία το σύστημα του φεγγαριού και των δακτυλίων συγκρούστηκαν – περίπου 10 φορές την ταχύτητα ενός τεράστιου αεριωθούμενου αεροπλάνου – υπολογίζεται ότι, σε εκείνες τις τρεις ώρες, περίπου 25 εκατομμύρια κυβικά μέτρα υλικού από τους δακτυλίους θα έπεφτε ανά κάθε μέτρο της γραμμής της κορυφογραμμής. Είναι φυσικά αρκετή ποσότητα για να δημιουργήσει μια κορυφογραμμή ύψους πέντε χιλιομέτρων με ένα πλάτος στη βάση 10 χιλιομέτρων.

Και μάλιστα ο Ιαπετός βρέθηκε μόνο στην άκρη των δακτυλίων του Κρόνου. Δεν διαπέρασε καν το σύστημα των δακτυλίων εντελώς. Εάν το είχε κάνει, τότε η κορυφογραμμή θα είχε επεκταθεί στο μισό κύκλο το φεγγαριού κι όχι στο σχεδόν ήμισυ της περιμέτρου του.

Συγχρόνως φτιάχτηκαν εκατομμύρια κρατήρες συμμετρικά της κορυφογραμμής, όπως φαίνονται στις φωτογραφίες του Cassini.
Πολύ πρόσφατα βγήκε μια νέα θεωρία που λέει ότι η κορυφογραμμή σχηματίστηκε όταν η αρχική πολύ γρήγορη ιδιοπεριστροφή του Ιαπετού, έγινε πιο αργή.

Σήμερα, ο δορυφόρος του Κρόνου με την διάμετρο των 1.500 km στρέφεται με ένα ρυθμό σχεδόν μία φορά κάθε 79 ημέρες. Κάποτε, βγάζουν τα υπολογιστικά μοντέλα, η περίοδος περιστροφής του ήταν μόνο 16 ώρες.
Γιατί με τον καιρό οι παλιρροϊκές δυνάμεις του Κρόνου τον αναγκάζουν να στρέφεται πιο αργά, έως ότου γίνει ίση η περίοδος της ιδιοπεριστροφής με τον χρόνο περιφοράς του γύρω από τον Κρόνο (όπως συμβαίνει με την Σελήνη μας), οπότε δείχνει το ίδιο πρόσωπο πάντα.

Πάντως, αυτή η μεταβολή της περιόδου περιστροφής δείχνουν τα υπολογιστικά μοντέλα ότι ελευθέρωσε πιο πολύ θερμότητα στον Ισημερινό από ότι στους πόλους. Και ότι ο θερμαινόμενος πάγος από το εσωτερικό του ανέβηκε στην επιφάνεια εκτοπίζοντας ψηλά τον επιφανειακό πάγο, σχηματίζοντας μια κορυφογραμμή γύρω από τον ισημερινό.

Η επιβράδυνση της περιστροφής του Ιαπετού εκτιμάται ότι έγινε μέσα σε 100 εκατομμύρια χρόνια περίπου, οπότε σταμάτησε και η θέρμανση. Και μόλις πάγωσε το φεγγάρι, η κορυφογραμμή στερεοποιήθηκε στη θέση της.

Γιατί η μία πλευρά είναι σκοτεινή και η άλλη φωτεινή;
Αλλά αυτό δεν απαντά στην ερώτηση: πώς η μισή πλευρά του Ιαπετού είναι φωτεινή και η άλλη σκοτεινή, ενώ αυτές οι πλευρές χωρίζονται από την κορυφογραμμή;

Έχει επισημανθεί ότι οι δακτύλιοι περιέχουν μια τέλεια πηγή μαυρίσματος του υλικού – μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης. Η δυσκολία είναι να καταλάβουμε πώς αυτή η σκόνη θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από την κορυφογραμμή για να καλύψει σχεδόν το μισό τμήμα του φεγγαριού. Το κλειδί για αυτό είναι ο πάγος – όπως το διοξείδιο του άνθρακα, ή ‘ξηρός πάγος’ ή και υδρατμοί – που είναι επίσης συστατικά των δακτυλίων του Κρόνου. Στη βιαιότητα της σύγκρουσης με τον Ιαπετό, αυτό το υλικό θα είχε μετατραπεί κυρίως σε υδρατμούς. Σε ένα φεγγάρι απαλλαγμένο οποιασδήποτε ατμόσφαιρας, οι ατμοί διαδόθηκαν γρήγορα προς τους πόλους του, δημιουργώντας μια προσωρινή ατμόσφαιρα. Αυτός ο αέρας απόθεσε τα συντρίμμια από την σύγκρουση πάνω από την μπροστινή όψη του φεγγαριού, δημιουργώντας έτσι την αινιγματική σκοτεινή πλευρά του. Το μαύρο αυτό επίστρωμα εμφανίζεται να γίνεται πιο λεπτό όσο πάμε πιο κοντά στους πόλους, κάτι που στηρίζει αυτήν την άποψη.

Η μεταφορά και η απόθεση της σκόνης από αυτούς τους ανέμους μπορούν επίσης να προκαλέσουν και τις ραβδώσεις που παρατηρούνται κοντά στους κρατήρες στην άκρη του Cassini Regio.

Το σκοτεινό τμήμα του Ιαπετού είναι πράγματι πολύ μαύρο, αλλά το μαύρο χρώμα είναι μόνο ένα λεπτό επίχρισμα, πάχους λιγότερο από ένα μέτρο. Καλύπτει δε το μπροστινό ημισφαίριο του φεγγαριού – από την πλευρά που βλέπει προς τα εμπρός, καθώς κινείται στην τροχιά του – γεγονός που υποδηλώνει ότι το μαύρο υλικό έχει ‘σκουπιστεί’ από το διάστημα καθώς το φεγγάρι κινείται γύρω από τον Κρόνο. Η ουσία αυτή μπορεί αρχικά να είχε εκτιναχθεί από τα μικρά, σκοτεινά εξωτερικά φεγγάρια του Κρόνου κατά τη διάρκεια συγκρούσεων τους με διαστημικά σκουπίδια.

Το φως του ήλιου κάνει εντονότερη την αντίθεση πάνω στον Ιαπετό θερμαίνοντας τις σκοτεινές περιοχές, έτσι ώστε κάθε κομμάτι του πάγου να εξαχνώνεται προς τα πάνω. Οι υδρατμοί τότε σκορπίζονται γύρω από το φεγγάρι, όπου παγώνει στο υπόλοιπο μισό ψυχρό τμήμα, λευκαίνοντας το με ένα στρώμα παγετού.

Και το σχήμα του;
Το σχήμα του είναι πιο δύσκολο να εξηγηθεί. Ίσως, όταν το φεγγάρι ήταν μικρό, λιωμένο και περιστρεφόταν γρήγορα, στρεβλώθηκε φυσικά από την κίνησή του. Εάν τα εξωτερικά στρώματα του Ιαπετού πάγωσαν στερεοποιούμενα εκείνη την εποχή, ορισμένοι απομεινάρια από εκείνο το σχήμα μπορεί να έχει διατηρηθεί μέχρι τώρα. Αλλά αυτή η θεωρία δεν μπορεί εύκολα να εξηγήσει την ισημερινή κορυφογραμμή, η οποία παραμένει ένα μυστήριο

Τέλος, τα συστατικά του Ιαπετού είναι, κι αυτά, περίεργα. Η χαμηλή πυκνότητα του συνεπάγεται ότι περιέχει περίπου 80% πάγο με μόλις 20% βράχους, δηλαδή το ελαφρύτερο μείγμα σε σχέση με άλλα μεγάλα φεγγάρια του εξωτερικού ηλιακού συστήματος. Οποιαδήποτε θεωρία επιχειρεί να εξηγήσει το σχηματισμό όλων των φεγγαριών του ηλιακού συστήματος πρέπει να υπολογίσει αυτή την παράξενη μπάλα από πάγο.

Advertisement