gov-civil-vilareal.ptVysvetlenie mesiacov Saturna v ravioli
>Saturnove mesiace sú zvláštne.
Myslím, naozaj divné. Keď sa v roku 2004 kozmická loď Cassini ukázala na Saturne a začala preletieť niektoré z vnútorných mesiacov, obrázky, ktoré poslala na Zem, boli také bizarné, že som sa na ne skutočne musel chvíľu pozerať, aby som dokonca pochopil tvar, ktorý som videl.
Dôvodom je, že niektoré z nich vyzerajú ako ... ravioli. Áno, vážne.
Saturnove mesiace Atlas (vľavo) a Pan (vpravo), oba majú okolo seba veľké ploché hrany, vďaka ktorým vyzerajú ako ravioly. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Tento obrázok ukazuje malé (~ 35 kilometrov široké) mesiace Atlas a Pan. Myslím, poď . Už len pri pohľade na ne mám hlad.
Čo by mohlo spôsobiť, že majú tieto široké ráfiky?
koniec svetového hodnotenia f***
Prvá myšlienka sa týkala polohy . Oba mesiace obiehajú okolo Saturnu v prstencovom systéme alebo v jeho blízkosti. Široký vonkajší prstenec Saturnu sa nazýva A prstenec a má v sebe medzeru nazývanú Encke Gap, ktorá je široká asi 325 km. V tejto medzere sa otáča panvou a Atlas tesne mimo ostrého vonkajšieho okraja prstenca A. Ak by gravitácia mesiacov mohla k sebe pritiahnuť častice ľadového prstenca, mohli by sa hromadiť pozdĺž rovníkov mesiacov a v slabej gravitácii mesiacov vytvárať tieto bizarné štruktúry.
Ak by to však bolo tak, mesiace by mali vytvárať elipsoidné tvary (ako rugbyová loptička) kvôli prílivu a odlivu zo gravitácie Saturnu. Nemajú, takže sa musí diať niečo iné.
Animácia zobrazujúca prístup Cassiniho k Atlasu. Body nie sú hviezdy, ale subatomárne častice, ktoré sa zrážajú s Cassiniho detektormi. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Tím planetárnych vedcov prišiel s ďalším nápadom, ktorý by mohol tieto tvary vysvetliť : Zrážky pri pomalej rýchlosti.
V tomto scenári Mesiace rastú tým, že sa malé častice zrazia a zlepia, ale proces sa časom mení, pretože sa formujú väčšie objekty. Po prvé, vo vonkajších prstencoch sa vytvorí slušne veľký mesačný svit a v dôsledku interakcie s prstencami sa odsťahuje zo Saturnu. Na mieste, kde sa vytvoril prvý, sa potom vytvorí druhý, menší mesiac, a ten sa tiež pohybuje von. Tento proces pokračuje, pričom každý mesiac rastie, keď sa pohybuje prstencami a od nich, a vy skončíte so sériou mesiacov, ktoré sú čím ďalej tým viac od Saturnu väčšie; tento proces rastu sa nazýva pyramídový režim .
Čo sa však stane potom? Nové dielo sa zameriava na kolízie pri nízkych rýchlostiach medzi týmito mesiacmi, aby zistilo, aké tvary nadobúdajú. Pomocou sofistikovaných počítačových modelov toho, ako sa tieto objekty správajú pri zrážke, zistili úžasnú vec: Keď zodpovedali za hmotnosť, textúru predmetov (na rozdiel od pevných látok majú tendenciu byť porézne) a príliv a odliv z gravitácie, boli schopný celkom dobre reprodukovať tvary Pan a Atlas.
Zrážky musia byť úplné alebo takmer úplné a musia sa vyskytnúť pri rýchlostiach niekoľko desiatok metrov za sekundu (zhruba až dvakrát rýchlejšie ako pri diaľniciach). Keď sa to stane, obaja sa zrazia, splynú a sploosnú spolu ako slushballs, pričom okolo nich sa pri vyšľahaní materiálu vytvorí hrebeň (ako časť zmrzlinového sendviča, ak je zmrzlina príliš teplá). analógie ma zabíjajú)
Animácie z počítačových modelov toho, ako sa niektoré mesiace Saturnu vytvorili z kolízií pri nízkych rýchlostiach. Kredit: Adrien Leleu, Martin Jutzi a Martin Rubin z Bernskej univerzity.
Potom, čo sa vytvorí mesačný hrebeň s hrebeňom, sa úlomky z nárazu, ktorý bol vrhnutý do priestoru okolo neho, môžu znova nahromadiť a vytvoriť širšie ráfiky typu ravioli. To možno Je tiež možné, že niektorý z týchto materiálov pochádza aj z prsteňov, ako predstavoval prvý predložený nápad.
Saturnove ravioly a spaetzle mesiace Atlas, Pan a Prometheus (horný rad) a modely ich tvarov na základe zrážok (dole). Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
Táto metóda dokonca vysvetľuje veľmi zvláštny tvar mesiaca Prometheus, ktorý je predĺžený a na koncoch má špicaté hroty. Ak by k zrážke nedošlo presne čelne, ale o niekoľko stupňov, náraz mimo stredu spôsobí, že výsledný objekt bude predĺžený a príliv a odliv od Saturnu ho ďalej roztiahne a vytvorí skrútený, špicatý tvar. Ich modely sa podivuhodne zhodujú so skutočným tvarom mesiaca.
Čelné zrážky by boli prirodzeným výsledkom pyramídového procesu, pretože mesiace sa spočiatku tvoria v rovine prstencov, ktorá je veľmi tesne zovretý. Takže aj táto časť funguje.
Cassiniho obraz mesiaca Iapetus v tvare orecha (vľavo) a jeho model založený na zrážkach medzi menšími mesiacmi, ktorý reprodukuje podivný a obrovský rovníkový hrebeň. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern
Aj keď zistili, že táto metóda funguje pre vnútorné mesiace, mohla by fungovať aj pre niektoré veľké vonkajšie mesiace. Nedávno som písal o Iapetovi, vonkajšom mesiaci Saturnu, ktorý je široký 1 500 km a má obrovský hrebeň, ktorý prebieha úplne okolo jeho rovníka. V tom článku som písal o nejakom výskume, ktorý ukázal, ako sa na povrchu mohol nahromadiť prstenec materiálu okolo mesiaca po zrážke, ktorý sa hromadí a vytvára súvislé pohorie.
Táto nová práca však naznačuje, že hrebeň sa vytvoril po pomalej zrážke dvoch mesiacov, z ktorých každá mala polovicu hmotnosti Iapeta. Je to možné, ale čelná zrážka je menej pravdepodobná, pokiaľ ide o obežnú dráhu Iapeta (viac ako 3 milióny km od planéty) a pri významnom orbitálnom náklone 15 ° k Saturnovmu rovníku. Iapetus pravdepodobne vytvoril spôsob, akým predpovedali, a niečo, čo sa stalo, ho dostalo na vysoko naklonenú obežnú dráhu. Nie je to jasné.
Poučení z tejto rozprávky je mnoho. Jedným z nich je, že je možné vysvetliť podivné tvary vnútorných mesiacov Saturnu a možno aj niektoré ďalšie, ale presné detaily je ťažké určiť. Ďalšou vecou je, že konkurenčné teórie sú dobré, pretože niekedy sú ich časti správne a dajú sa kombinovať.
akých 13 dôvodov prečo?
Tretím je, že ani teraz, roky po tom, čo Cassini dokončila svoju misiu a ponorila sa do atmosféry Saturnu, stále poriadne nerozumieme, čo sa deje s flotilou podivných, podivných mesiacov prsteňovaného sveta. Môže to chvíľu trvať, kým sa to všetko spojí, a možno dovtedy budeme mať v Saturne ďalšiu misiu, ktorá môže tieto myšlienky vyvrátiť alebo podporiť.
Saturn je krásne a zvláštne miesto. Očakávam, že vždy budú existovať otázky, na ktoré je stále potrebné odpovedať.
