Japetus Saturn VIII Japetus | |
Mozaika zdjęć Japetusa wykonanych przez sondę Cassini na31 grudnia 2004 r.ukazujący ciemny obszar Cassini Regio , jego granicę z obszarem świecącym Roncesvalles Terra , kilka dużych kraterów i grzbiet równikowy. | |
Rodzaj | Naturalny satelita Saturna |
---|---|
Charakterystyka orbitalna ( Epoka 01.01.2004, JJ 2453200.5) | |
Półoś wielka | 3560840 km |
Perycentrum | 3 460 068 km |
Apocentrum | 3 661 612 km |
Ekscentryczność | 0,028 3 |
Okres rewolucji | 79,33 d |
Nachylenie | 7,489 ° (w stosunku do płaszczyzny Laplace'a Saturna) |
Charakterystyka fizyczna | |
Średnica | 1494,8 × 1424,8 km |
Masa | 1,805 635 ± 0,000 375 × 10 21 kg |
Średnia gęstość | (1,083 0 ± 0,006 6) × 10 3 kg / m 3 |
Grawitacja powierzchniowa | 0,223 m/s 2 |
Okres rotacji | 79,33 d ( Synchroniczne ) |
Pozorna wielkość | 11 (do opozycji) |
Średnie albedo | 0,6 |
Charakterystyka atmosfery | |
Ciśnienie atmosferyczne | Każdy |
Odkrycie | |
Odkrywca | Cassini |
Data odkrycia | 25/10/1671/16 |
Oznaczenie (e) | |
Iapetus (S VIII Iapetus; międzynarodowe oznaczenie Iapetus ) jest naturalnym satelitą Saturna , trzeciego co do wielkości satelity na planecie. Został odkryty w 1671 roku przez Jean-Dominique Cassini .
Japetus znany jest głównie ze swojego ubarwienia, przy czym jedna z jego półkul jest szczególnie jasna, a druga bardzo ciemna. Sonda Cassini ujawniła inne rzadkie cechy, takie jak grzbiet równikowy biegnący wzdłuż połowy satelity. Jest także największym ciałem w Układzie Słonecznym, które nie znajduje się w równowadze hydrostatycznej , przewyższając średnicą prawie wszystkich kandydatów do statusu planety karłowatej .
Obecne pomiary średnicy trzech osi Japetusa dają 1494,2 × 1498 × 1425,2 km , przy średniej średnicy 1472 ± 2 km . Jednak pomiary te mogą być niedokładne w skali kilometrowej, ponieważ cała powierzchnia księżyca nie została sfotografowana w wystarczająco wysokiej rozdzielczości. W przeciwieństwie do większości satelitów o porównywalnej wielkości, Iapetus nie jest ani kulisty, ani elipsoidalny , ale ma wystający równik i zmiażdżone bieguny. Ponadto grzbiet biegnący wzdłuż jego równika jest tak wysoki, że zniekształca kształt księżyca, nawet z dużej odległości.
Spłaszczenie Japetusa odpowiadałoby okresowi rotacji wynoszącemu tylko 10 godzin, a nie 79 dni, jak zaobserwowano. Możliwe, że kształt księżyca został zamrożony przez uformowanie grubej skorupy wkrótce po jego utworzeniu, a jego obrót został następnie spowolniony przez siły pływowe Saturna, aż stał się synchroniczny .
Masę Japetusa szacuje się na 1,81 × 10 21 kg . O średnim promieniu 736 km The gęstość satelity tylko 1,08 x 10 3 kg / m 3 , zbliżony do wody . Tak niska gęstość, podobna do gęstości Rhea , wskazuje, że satelita składa się głównie z lodu i niewielkiej ilości materiału skalnego (około 20%).
Główną cechą satelity jest różnica kolorów między dwiema półkulami Japetusa. Półkula położona w kierunku Saturna, podobnie jak jej boki, jest bardzo ciemna ( albedo między 0,03 a 0,05) z lekkim czerwonobrązowym zabarwieniem. Półkula przeciwna do tego kierunku, a także bieguny są bardzo jasne (albedo od 0,5 do 0,6, prawie tak jasne jak Europa ). Tak więc pozorna jasność jasnej półkuli sięga 10,2 a ciemnej 11,9. Wzór kolorystyczny jest analogiczny do kulistego symbolu yin-yang lub dwóch części piłki tenisowej . Ciemna część nazywa się Cassini Regio, a jasna część Roncesvalles Terra .
w wrzesień 2007sonda Cassini przeleciała nad Japetusem i wykazała, że obie półkule są mocno pokryte kraterami. Na granicy między Cassini Regio i Roncevaux Terra dychotomia między jasnymi i ciemnymi obszarami ma bardzo małą skalę, aż do granicy rozdzielczości 30 m urządzenia. Ciemny materiał pokrywa płaskie obszary, a jasny materiał znajduje się na zboczach kraterów zwróconych w stronę biegunów, ale nie widać odcienia szarości. Materiał to bardzo cienka warstwa, kilkadziesiąt centymetrów miejscami według radaru Cassini i fakt, że małe uderzenia meteorytów przeszły przez nią na leżący pod nią lód.
Uważa się, że obecny ciemny materiał pochodzi z pozostałości po sublimacji lodu wodnego z powierzchni Japetusa, prawdopodobnie poczerniałej przez ekspozycję na światło słoneczne. Ze względu na 79-dniowy okres rotacji (równy okresowi obrotu i najdłuższy w systemie Saturna), Japetus ma najważniejsze różnice temperatur powierzchniowych między dniem a nocą, nawet nie biorąc pod uwagę różnic kolorystycznych. W pobliżu równika absorpcja ciepła przez ciemną materię podnosi temperaturę do 128 K w ciągu dnia w Cassini Regio , w porównaniu do 113 K w Roncesvalles Terra . Dlatego lód sublimuje najlepiej na Cassini i osadza się na Roncesvalles i biegunach. W geologicznej skali czasu cały odsłonięty lód z Cassini zniknął w kierunku Roncesvalles , dodatkowo wzmacniając zjawisko. Szacuje się, że przy obecnych temperaturach, na przestrzeni miliarda lat, Cassini traci na drodze sublimacji około 20 m lodu, podczas gdy Roncesvalles traci tylko 10 cm , nawet nie biorąc pod uwagę transferów lodu między dwoma regionami.
Pochodzenie tego zjawiska byłoby jednak zewnętrzne w stosunku do Japeta. Uważa się, że pierwotna ciemna materia pochodziłaby z szczątków wyrwanych z małych księżyców wstecznych przez uderzenia meteorytów i zgromadzonych na półkuli Japetusa znajdującej się w kierunku jego obrotu wokół Saturna. Największym rezerwuarem materii byłaby Phoebe , największy zewnętrzny księżyc Saturna; chociaż kompozycja Phoebe jest bliższa kompozycji lśniącej półkuli Japeta niż jej ciemnej stronie, ten pył zapoczątkowałby ten proces i zostałby przesłonięty przez sublimację. W 2009 roku odkryto nowy pierścień, który ze względu na niską gęstość można wykryć tylko w podczerwieni , co sprawia, że jest zimny i niewykrywalny z Ziemi . Wewnątrz tego pierścienia ewoluuje Phoebe, która byłaby źródłem tego odległego pierścienia, zasilana pyłem wyrywanym z satelity podczas uderzeń meteorytów. Byłoby to zatem potwierdzeniem, że Phoebe jest źródłem szczególnego aspektu Japeta.
Cassini Regio
Roncesvalles Terra
Zbliżenie na biegun północny
Iapetus ma grzbiet równikowy, który biegnie przez centrum Cassini Regio o długości około 1300 km, szerokości 20 km i wysokości 13 km . Został odkryty na zdjęciach wykonanych przez sondę Cassini w dniu31 grudnia 2004 r.123 000 km . Części grzbietu wznoszą się ponad 20 km ponad okoliczne równiny. Grzbiet tworzy złożony system zawierający izolowane szczyty, segmenty o długości ponad 200 km oraz sekcje zawierające trzy prawie równoległe grzbiety. Roncesvalles Terra nie ma grzbietów, ale szereg izolowanych szczytów o wysokości 10 km wzdłuż równika. Grzbiet jest pokryty kraterami, co wskazuje, że jest starożytny.
Pochodzenie grzbietu nie jest określone. Przyjęto cztery główne założenia, ale żadne z nich nie wyjaśnia, dlaczego ogranicza się do Cassini Regio .
Iapetus ma wiele kraterów uderzeniowych, a zdjęcia wykonane przez Cassini uwidoczniły duże baseny uderzeniowe w ciemnym regionie, z których co najmniej pięć ma średnicę ponad 350 km . Największy ma ponad 500 km ; jego krawędź jest niezwykle stroma i ma skarpę o wysokości ponad 15 km .
Temperatura powierzchni ciemnego obszaru osiąga 130 K ( -143,2 ° C ) na równiku. Jasne powierzchnie pochłaniają mniej światła słonecznego, a temperatura sięga tylko około 100 K ( -173,2 ° C ).
Orbita Japeta jest dość niezwykła. Pomimo tego, że jest trzecim co do wielkości księżycem Saturna, Japet krąży znacznie dalej niż najbliższy duży satelita, Tytan . Jego płaszczyzna orbity jest również najbardziej nachylona ze zwykłych satelitów ; tylko zewnętrzne nieregularne satelity , takie jak Phoebe , mają bardziej nachylone orbity. Przyczyna jest nieznana.
Ze względu na tę odległą i nachyloną orbitę, Japet jest jedynym znaczącym księżycem, z którego pierścienie Saturna byłyby wyraźnie widoczne; z innych satelitów wewnętrznych byłyby widoczne przez krawędź. Z Japetusa Saturn miałby średnicę 1 ° 56' (cztery razy większą od Księżyca widzianego z Ziemi ).
Polarny widok orbity Japeta (na czerwono), w porównaniu z innymi głównymi księżycami Saturna.
Widok orbit głównych księżyców Saturna w płaszczyźnie równikowej planety; wyraźnie widoczne jest nachylenie orbity Japeta (na czerwono).
Symulacja komputerowa pojawienia się Saturna widzianego z Japetusa w najniższym punkcie jego orbity. Pierścienie planety są wyraźnie widoczne.
Iapetus pochodzi od tytana Iapetusa w mitologii greckiej .
Oprócz ogromnej czarnej plamy, która pokrywa prawie połowę satelity i która została ochrzczona „ Cassini Regio ” od imienia swojego odkrywcy, inne niezwykłe formacje powierzchni Japeta zapożyczają swoje nazwy od postaci z Pieśni o Rolanda . Czysty region nosi nazwę Roncesvalles Terra, a kratery to np. Charlemagne , Baligant , Turgis lub Roland .
Japet została odkryta przez Jean-Dominique Cassini wPaździernik 1671po zachodniej stronie Saturna. Cassini bezskutecznie próbował obserwować go po wschodniej stronie planety na początku 1672 roku. Obserwował satelitę wgrudzień 1672 i w Luty 1673, przez dwa tygodnie za każdym razem po stronie zachodniej, ale nie był również w stanie wykryć go między tymi okresami, kiedy powinien był znajdować się po stronie wschodniej. Cassini zakończył obserwację go z tej strony w 1705 roku za pomocą lepszego teleskopu, ale odkrył, że był o dwie wielkości gwiazdowe słabiej świecący niż po drugiej stronie.
Cassini słusznie wywnioskował, że Iapetus musiał mieć ciemną półkulę i inną jasną, a jej obrót był synchroniczny , utrzymując tę samą twarz zorientowaną na Saturna, tak że jasna część była widoczna z Ziemi, gdy Iapetus znajdował się po jednej stronie Saturna.
Cassini nazwał cztery odkryte przez siebie satelity Saturna (Japet, Tethys , Dione i Rhéa ) Sidera Lodoicea („gwiazdy Ludwika” po łacinie) na cześć króla Francji Ludwika XIV . Tytan , odkryty przez Christiaana Huygensa prawie trzydzieści lat wcześniej, określany był po prostu jako Saturni Luna („księżyc Saturna”). Astronomowie zwykli oznaczać je numerami: Saturn I do Saturn V , ten ostatni oznaczał Iapetus. Po odkryciu Mimasa i Enceladusa w 1789 ta numeracja została rozszerzona i Japetus stał się Saturnem VII , a następnie Saturnem VIII po numeracji Hyperiona w 1848 roku.
Nazwę „Japetus” zasugerował John Herschel (syn Williama Herschela , odkrywcy Mimasa i Enceladusa w 1789 r.), gdy w 1847 r. zaproponował zastąpienie oznaczeń liczbowych imionami Tytanów , braci i sióstr Kronosa (odpowiednik Saturna). w mitologii greckiej).
Iapetus został kilkakrotnie sfotografowany ze średniej odległości przez sondę Cassini . Nachylenie jego orbity utrudnia obserwację z bliska, ale przelot zaplanowano na dzień10 września 2007, na wysokości 1227 km , po czym przesłane obrazy ujawniły istnienie grzbietu równikowego. Sonda wykonała drugi lot nad Japetusem w dniu27 marca 2015 r.około miliona km, z widokiem na region Bieguna Północnego. Później nie przeleciał nad satelitą.
W powieści 2001: Odyseja kosmiczna przez Arthura C. Clarke'a , Dave Bowman astronauta przechodzi do Japeta, księżyca Saturna, którego powierzchnia jest tajemniczy monolit prawie 600 metrów wysokości, które okażą się być „Stargate”, który będzie zabierz go w pobliże duetu gwiazd, w którym będzie badany przez istoty pozaziemskie . Arthur C. Clarke również powitał lot nad Japetusem sondy Cassini jako ukłon w stronę swojej powieści.