gov-civil-vilareal.ptRazlaga Saturnovih lun raviolov
>Saturnove lune so čudne.
Mislim, res čudno. Ko se je leta 2004 na Saturnu pojavilo vesoljsko plovilo Cassini, ki je začelo izvajati prelete nekaterih notranjih lun, so bile slike, ki jih je poslal na Zemljo, tako bizarne, da sem jih moral za trenutek pogledati, da sem sploh razumel obliko, ki jo vidim.
To je zato, ker nekateri izgledajo kot ... ravioli. Ja, resno.
Saturnova luna Atlas (levo) in Pan (desno), oba imata okoli sebe velika sploščena platišča, zaradi česar sta videti kot ravioli. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Ta slika prikazuje majhne (~ 35 kilometrov široke) lune Atlas in Pan. Mislim, daj no . Že samo ob pogledu nanje sem lačen.
Kaj bi lahko povzročilo, da imajo te široke platišča?
shaun of the dead zdravorazumski mediji
Prva misel je bila povezana z lokacijo . Obe luni krožita okoli Saturna v obročnem sistemu ali zelo blizu njega. Širok zunanji obroč Saturna se imenuje A obroč in v njem je vrzel, imenovana Enckejeva vrzel, ki je široka približno 325 km. Pan kroži znotraj te reže, Atlas pa tik pred ostrim zunanjim robom obroča A. Če bi gravitacija lun lahko pritegnila ledene obroče do njih, bi se lahko nabrale vzdolž luninih ekvatorjev in v šibki gravitaciji lun tvorile te bizarne strukture.
Če bi bilo tako, bi morale lune zaradi plimovanja Saturnove gravitacije oblikovati elipsoidne oblike (kot žogica za ragbi). Ne, zato se mora zgoditi nekaj drugega.
Animacija, ki prikazuje pristop Cassinija k Atlasu. Pike niso zvezde, ampak subatomski delci, ki trčijo v Cassinijeve detektorje. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Ekipa planetarnih znanstvenikov je prišla do druge ideje, ki bi lahko pojasnila te oblike : Trki pri počasnih hitrostih.
V tem scenariju lune res rastejo zaradi trčenja in zlepljanja majhnih delcev, vendar se proces s časom spreminja, ko nastajajo večji predmeti. Najprej se v zunanjih obročih oblikuje luna dostojne velikosti in se zaradi interakcij z obroči odseli iz Saturna. Druga, manjša luna se nato oblikuje na mestu, kjer je nastala prva, in se tudi ona premakne. Ta proces se nadaljuje, pri čemer vsaka luna raste, ko se premika skozi obroče in proč od njih, vi pa se končate z vrsto lun, ki postajajo vse večje, kolikor dlje od Saturna so; ta proces rasti se imenuje piramidalni režim .
Kaj pa se zgodi potem? Novo delo obravnava trke pri teh počasnih hitrostih med temi lunami in ugotavlja, kakšne oblike imajo. Z uporabo izpopolnjenih računalniških modelov, kako se ob trku obnašajo takšni predmeti, so ugotovili presenetljivo stvar: ko so upoštevali maso, teksturo predmetov (ponavadi so porozni v nasprotju s trdnimi) in plimovanje zaradi gravitacije, so bili lahko precej dobro reproducira oblike Pana in Atlasa.
Trki morajo biti čelni ali skoraj takšni in se pojavljajo pri hitrostih nekaj deset metrov na sekundo (približno dvakrat hitreje od avtocestne hitrosti). Ko se to zgodi, se dva spopadeta, združita in nekako združita skupaj, kot da se zmečkata, in tvorita greben okoli njih, ko se material zmečka (na primer sladoledni del sladolednega sendviča, če je sladoled pretopel, in ta hrana analogije me ubijajo)
Animacije iz računalniških modelov, kako so nekatere Saturnove lune nastale iz trkov pri počasnih hitrostih. Zasluge: Adrien Leleu, Martin Jutzi in Martin Rubin z Univerze v Bernu.
spider man daleč od domače ocene
Potem ko se oblikuje lunčica z grebenom, se lahko odpadki zaradi udarca, ki so ga vrgli v vesolje okoli njega, ponovno naberejo in tvorijo širša platišča tipa raviolov. To morda mogoče je tudi, da del tega materiala prihaja iz obročev, na primer prva predstavljena ideja.
Saturnovi ravioli in spaetzle lune Atlas, Pan in Prometej (zgornja vrsta) in modeli njihovih oblik na podlagi trkov (spodaj). Kredit: NASA/JPL-Caltech/Inštitut za vesoljske znanosti/Univerza v Bernu
Ta metoda celo pojasnjuje zelo nenavadno obliko lune Prometej, ki je podolgovata in ima na svojih koncih šiljaste konice. Če trk ne bi bil ravno čelni, ampak za nekaj stopinj izklopljen, zaradi udarca izven središča nastali predmet postane bolj podolgovat, plimovanje iz Saturna pa ga dodatno raztegne in ustvari zvito, koničasto obliko. Njihovi modeli se grozljivo ujemajo z dejansko obliko lune.
Čelni trki bi bili naravni rezultat piramidalnega procesa, saj se lune najprej tvorijo v ravnini obročev, kar je zelo močno zoženo. Tako da tudi ta del deluje.
Cassinijeva podoba orehove lune Iapetus (levo) in njen model, ki temelji na trkih med manjšimi lunami in prikazuje čuden in ogromen ekvatorialni greben. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Inštitut za vesoljske znanosti/Univerza v Bernu
Čeprav menijo, da ta metoda deluje za notranje lune, bi lahko delovala tudi za nekatere velike zunanje lune. Pred kratkim sem pisal o Japetu, zunanji Saturnovi luni, ki je široka 1.500 km in ima ogromen greben, ki teče vse do njenega ekvatorja. V tem članku sem pisal o nekaterih raziskavah, ki so pokazale, kako bi se ob trku lahko nabral materialni obroč okoli lune, ki se je nakopičil in oblikoval neprekinjeno gorsko verigo.
Toda to novo delo nakazuje greben, ki je nastal po trku počasne hitrosti med dvema lunama, vsaka s polovico mase Japeta. To je mogoče, vendar je verjetnost čelnega trka manj verjetna tako daleč, kolikor kroži Japet (krepko več kot 3 milijone km od planeta) in pri pomembnem orbitalnem nagibu 15 ° do Saturnovega ekvatorja. Morda je Japet oblikoval način, na katerega napovedujejo, in zgodilo se je, da ga je postavil na zelo nagnjeno orbito. Ni jasno.
Naukov te zgodbe je veliko. Eno je, da je mogoče razložiti čudne oblike Saturnovih notranjih lun in morda tudi nekaterih drugih, vendar je natančne podrobnosti težko določiti. Drugo je, da so konkurenčne teorije dobre, saj so včasih njihovi deli pravilni in jih je mogoče kombinirati.
Tretjič, tudi zdaj, leta po tem, ko je Cassini končal svoje poslanstvo in se potopil v Saturnovo atmosfero, še vedno ne razumemo, kaj se dogaja z obkroženo svetovno floto čudnih, čudnih lun. Morda bo trajalo nekaj časa, preden se bo vse to združilo, in morda bomo do takrat imeli drugo misijo na Saturnu, ki bi lahko izničila ali podprla te ideje.
Saturn je čudovit in čuden kraj. Pričakujem, da se bodo vedno pojavila vprašanja o tem.
