Japet (księżyc)

Japetus
Saturn  VIII
Japetus
Obraz poglądowy przedmiotu Iapetus (księżyc)
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 .

Charakterystyka fizyczna

Wymiary

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 .

Masa

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%).

Kolorowanie

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.

Grzbiet równikowy

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 .

Kratery

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

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

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 ).

Toponimia

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 .

Historyczny

Odkrycie

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.

Nazwisko

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).

Badanie

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.

Japet w literaturze

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.

Zobacz również

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne

Bibliografia

  1. "  Planetary Satellite Mean Orbital Parameters  " , Jet Propulsion Laboratory - Solar System Dynamics ( dostęp 14 kwietnia 2008 )
  2. Dane obliczone na podstawie innych parametrów
  3. (en) "  Kształty lodowych satelitów saturna i ich znaczenie  " , Ikar , t.  190,2007, s.  573-584
  4. (w) Jacobson, RA; antrezjatycka, PG; Bordi, JJ; kołyska, KE; Ionasescu, R.; Jones, JB; Mackenzie, RA; Potulny, MC; Parcher, D.; Pelletiera, FJ; Owen, WM, Jr.; Roth, DC; Roundhill, IM; Stauch, JR , „  Pole grawitacyjne systemu saturna z obserwacji satelitarnych i danych śledzenia statków kosmicznych  ” , The Astronomical Journal , tom.  132 N O  6,grudzień 2006, s.  2520-2526 ( DOI  10.1086/508812 , podsumowanie )
  5. „  Parametry fizyczne satelitów planetarnych  ” , Laboratorium Napędów Odrzutowych – Dynamika Układu Słonecznego (dostęp 11 kwietnia 2008 r. )
  6. "  Planet and Satellite Names and Discoverers  " , USGS Astrogeology Research Program - Gazetteer of Planetary Nomenclature (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  7. (w) PC Thomas , „  Rozmiary, kształty i właściwości pochodne satelity saturniańskiego partnera po nominalnej misji Cassini  ” , Icarus , tom.  208 n o  1,lipiec 2010, s.  395-401 ( DOI  10.1016 / j.icarus.2010.01.02 , Bibcode  2010Icar..208..395T , czytaj online )
  8. Cowen, R., „  Idiosycratic Iapetus  ” , Science News,2007(dostęp 14 kwietnia 2008 )
  9. (en) Castillo-Rogez, JC; Matson, DL; Sotin, C.; Johnsona, telewizja; Łunina, JI; Thomas, PC , „  Geofizyka Japetusa: szybkość obrotu, kształt i grzbiet równikowy  ” , Icarus , tom.  190 n o  1,wrzesień 2007, s.  179-202 ( DOI  10.1016 / j.icarus.2007.02.018 , streszczenie )
  10. „  Cassini-Huygens: Multimedia-Images  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  11. „  Cassini-Huygens: Multimedia-Images  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  12. „  Cassini-Huygens: News  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  13. „  Cassini-Huygens: Multimedia-Images  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  14. (en) Hendrix, AR; Hansen, CJ , „  Iapetus i Phoebe mierzone przez sondę Cassini UVIS  ” , 36. doroczna konferencja nauk o Księżycu i planetach , tom.  2272,Marzec 2005, {{{5}}} ( podsumowanie )
  15. (en) Porco, CC; E. Baker, J. Barbara, K. Beurle, A. Brahic, JA Burns, S. Charnoz, N. Cooper, DD Dawson, AD Del Genio, T. Denk, L. Dones, U. Dyudina, MW Evans, B Giese, K. Grazier, P. Helfenstein, AP Ingersoll, RA Jacobson, TV Johnson, A. McEwen, CD Murray, G. Neukum, WM Owen, J. Perry, T. Roatsch, J. Spitale, S. Squyres, PC Thomas, M. Tiscareno, E. Turtle, AR Vasavada, J. Veverka, R. Wagner, R. West , „  Nauka obrazowania Cassini: wstępne wyniki dotyczące Phoebe i Iapetusa  ” , Science , tom.  307 n O  5713,luty 2005, s.  1237-1242 ( DOI  10.1126 / science.1107981 , streszczenie )
  16. „  Cassini-Huygens: Multimedia-Images  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  17. (w) Kerr, Richard A. , "  Jak lodowe księżyce Saturna zyskują (geologiczne) życie  " , Science , tom.  311 n O  5757styczeń 2006, s.  29 ( DOI  10.1126 / nauka.311.5757.29 )
  18. (w) W.-H Ip , "  Oznaczamy pochodzenie równikowego grzbietu Japetusa  " , Geophysical Research Letters , tom.  33,2006, s.  L16203 ( DOI  10.1029/2005GL025386 )
  19. (w) Tony Fitzpatrick Jak Iapetus, najbardziej zewnętrzny księżyc Saturna, otrzymał grzbiet icts , news.wustl.edu, 13 grudnia 2010
  20. Czechowski, Ł.; J. Leliwa-Kopystyński (25.09.2013) „Uwagi o wybrzuszeniu i grzbiecie Japeta”. Ziemia, planety i przestrzeń kosmiczna. 65 (8): 929 934. Kod bib: 2013EP & S ... 65..929C.doi: 10.5047 / eps.2012.12.008
  21. „  Cassini-Huygens: Multimedia-Images  ” , NASA/JPL (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  22. Średnica kątowa obliczona za pomocą oprogramowania Celestia .
  23. „  Iapetus Nomenclature: Regio, regiones  ” , USGS, Gazetteer of Planetary Nomenclature (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  24. „  Iapetus Nomenclature: Terra, terrae  ” , USGS, Gazetteer of Planetary Nomenclature (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  25. „  Iapetus Nomenclature: Crater, craters  ” , USGS, Gazetteer of Planetary Nomenclature (dostęp 14 kwietnia 2008 )
  26. (en) Lassell , „  Satelity Saturna; Obserwacje Mimasa, najbliższego i najbardziej wewnętrznego satelity Saturna  ” , Miesięczne Zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego , tom.  8,12 listopada 1847, s.  42 ( podsumowanie )