Takket være Cassini mission er der blevet lært rigtig mange ting om Saturn-systemet i de senere år. Foruden information om Saturns atmosfære, rotation og dets smukke og omfattende ringsystem, er der kommet mange afsløringer om Saturns månesystem . For eksempel vidste man meget lidt om Iapetus' obskure måne - nogle gange kaldet Saturns 'yin-yang' måne - førCassini's ankomst.
Ud over sin mystiske, ækvatoriale højderyg har denne måne også et tofarvet udseende, der historisk har gjort direkte observation ret vanskelig. På grund af sin afstand fra Saturn har nærobservation med rumsonder også været ret vanskelig indtil for ganske nylig. Men det, vi har lært i de sidste par år om Iapetus, har lært os, at det er en verden med skarpe kontraster, og ikke kun med hensyn til dens udseende.
Opdagelse og navngivning:
Iapetus blev opdaget af Giovanni Domenico Cassini i april 1671. Sammen med Rhea , Tethys og Dione, Iapetus var en af fire måner Cassini opdagede mellem 1671 og 1672 - som han sammen gav navnetSidera Lodoicea('Stjerner af Louis', efter hans protektor, Ludvig XIV). Efter opdagelsen fik astronomer for vane at henvise til dem ved hjælp af romertal, hvor Iapetus varSaturn V.
Navnet Iapetus blev foreslået af John Herschel, søn af William Herschel , i hans afhandling fra 1847 Resultater af astronomiske observationer foretaget ved Kap det Gode Håb . Som alle Saturns måner blev navnet Iapetus taget fra den græske mytologis titaner - Cronus' sønner og døtre (den græske ækvivalent til den romerske Saturn). Iapetus var søn af Uranus og Gaia og far til Atlas, Prometheus, Epimetheus og Menoetius.
En gravering af Paris Observatorium under Cassinis tid. Kredit: Wikipedia Commons
Geologiske træk på Iapetus er opkaldt efter karakterer og steder fra det franske episke digtRolands sang. Eksempler på anvendte navne inkluderer kraterne Karl den Store og Baligant, og de nordlige og sydlige lyse områder, Roncevaux Terra og Sargassio Terra . Den ene undtagelse er Cassini Regio den mørke region Iapetus, opkaldt efter regionens opdager, Giovanni Cassini.
Størrelse, masse og kredsløb:
Med en middelradius på 734,5 ± 2,8 km og en masse på omkring 1,806 × 10enogtyvekg, Iapetus er 0,1155 gange jordens størrelse og 0,00030 gange så massiv. Den kredser om sin moderplanet i en gennemsnitlig afstand (halvhovedakse) på 3.560.820 km. Med en mærkbar excentricitet på 0,0286125 varierer dens kredsløb i afstand fra 3.458.936 km ved periapsis og 3.662.704 km ved apoapsis.
Med en gennemsnitlig omløbshastighed på 3,26 km/s tager Iapetus 79,32 dage at fuldføre en enkelt bane om Saturn. På trods af at han er Saturns tredjestørste måne, kredser Iapetus meget længere fra Saturn end dens næstnærmeste store satellit (Titan). Det har også det mest skrå baneplan af nogen af de almindelige satellitter - 17,28° til ekliptika, 15,47° til Saturns ækvator og 8,13° til Laplace-planet. Kun de uregelmæssige ydre satellitter kan lide Phoebe har mere skrå baner.
Størrelsessammenligning af Jorden, Månen og Iapetus. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SSI/LPI/Tom Reding
Sammensætning og overfladefunktioner:
Ligesom mange af Saturns måner - især Tethys , mimer og Rhea – Iapetus har en lav densitet (1,088 ± 0,013 g/cm³), hvilket indikerer, at den primært består af vandis og kun omkring 20 % sten. Men i modsætning til de fleste af Saturns større måner er dens overordnede form hverken sfærisk eller ellipsoid, men består i stedet af fladtrykte pæle og en svulmende taljelinje.
Dens store og usædvanligt høje ækvatoriale højderyg (se nedenfor) bidrager også til dens uforholdsmæssige form. På grund af dette er Iapetus den største kendte måne, der ikke har opnået hydrostatisk ligevægt. Selvom den er afrundet i udseende, diskvalificerer dens svulmende udseende den fra at blive klassificeret som sfærisk.
Som det er almindeligt med kroniske måner, viser Iapetus' overflade betydelige tegn på kraterdannelse. Seneste billeder taget afCassinirumfartøjer har afsløret flere store nedslagsbassiner, med mindst fem, der måler over 350 km i diameter. Den største, Turgis , har en diameter på 580 km, med en ekstremt stejl rand og en skråning omkring 15 km i højden. Det er også blevet konkluderet, at Iapetus' overflade understøtter langvarige jordskred (aka. overspændingsstrøm ), hvilket kan skyldes isglidning.
Som allerede nævnt er en anden interessant funktion på Iapetus dens berømte ækvatorial højderyg , som måler 1300 km i længden, 20 km bred, 13 km høj og løber langs midten af Cassini Regios mørke region. Selvom der tidligere var blevet givet indikationer på eksistensen af en bjergkæde i denne region, blev højderyggen observeret direkte for første gang, daCassinirumfartøjet tog sine første billeder af Iapetus den 31. december 2004.
Men måske Iapetus’ mest kendte egenskab er dens tofarvede farve. Dette blev først observeret af Giovanni Cassini i det 17. århundrede, som bemærkede, at han kun kunne se Iapetus, når den var på vestsiden af Saturn og aldrig mod øst. På det tidspunkt konkluderede han korrekt, at Iapetus var tidevandslåst med Saturn, og at den ene side var mørkere end den anden. Denne konklusion blev senere understøttet af observationer ved hjælp af jordbaserede teleskoper.
Den mørke region hedder Cassini Regio, og den lyse region er opdelt i Roncevaux Terra – som ligger nord for ækvator – og Saragossa Terra, som ligger syd for den. I dag er det underforstået, at mørke områder er kulholdige og sandsynligvis indeholder organiske forbindelser, der ligner de stoffer, der findes i primitive meteoritter eller på overflader af kometer - dvs. frosne cyanoforbindelser som hydrogencyanidpolymerer.
Farvemønstret er analogt med et sfærisk yin-yang symbol, deraf kaldenavnet 'Saturns yin-yang måne.' Forskellen i farve mellem de to Iapetianske halvkugler er ret ekstrem. Mens den førende halvkugle er mørk med en albedo på 0,03-0,05 (og har en let rødbrun farve), er de fleste af den bagende halvkugle og poler næsten lige så lyse som Europa (albedo 0,5-0,6).
Forbedret farvekort over Iapetus ved hjælp af data indsamlet af Cassini-sonden. Den førende halvkugle er til højre. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SSI/LPI
Den tilsyneladende størrelse af den bagerste halvkugle er således omkring 10,2, mens den for den forreste halvkugle er omkring 11,9. Teorier om dens årsag er generelt enige om, at det oprindelige mørke materiale må være kommet uden for Iapetus, men at efterfølgende mørklægning er forårsaget af sublimering af is fra de varmere områder af Iapetus overflade, hvilket får flygtige forbindelser til at sublimere ud og trække sig tilbage til koldere områder.
På grund af sin langsomme rotation på 79 dage oplever Iapetus en temperaturforskel nok til at lette dette. Nær ækvator resulterer varmeabsorption af det mørke materiale i en dagtemperatur i Cassini Regio på 129 K (-144,15 °C/-227,5 °F) sammenlignet med 113 K (-160,15 °C/-256,3 °F) i det lyse regioner. Forskellen i temperatur betyder, at is sublimerer fra Cassini Regio, for derefter at aflejre sig i de koldere lyse områder og især ved de endnu koldere poler.
Over geologiske tidsskalaer ville dette gøre Cassini Regio yderligere mørkere og gøre resten af Iapetus lysere, hvilket skaber en løbsk termisk feedback-proces med stadig større kontrast i albedo, som ender med, at al blotlagt is går tabt fra Cassini Regio.Denne model er den generelt accepterede, fordi den forklarer fordelingen af lyse og mørke områder, fraværet af grå nuancer og tyndheden af det mørke materiale, der dækker Cassini Regio.
Tre forskellige falske farver af Saturns måne Iapetus, der viser grænsen for den globale 'farvedikotomi'. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Det er dog anerkendt, at en separat proces ville være påkrævet for at få denne proces termisk feedback startet. Det er derfor teoretiseret, at mørkt materiale oprindeligt kom andre steder fra, højst sandsynligt nogle af Saturns små, retrograde måner. Materiale fra disse måner kunne være blevet sprængt af enten af mikrometeoroider eller et stort nedslag.
Dette materiale ville så være blevet formørket fra eksponering for sollys, og derefter fejet op af den førende halvkugle af Iapetus. Når først denne proces skabte en beskeden kontrast i albedo (og dermed temperatur) på Iapetus' overflade, ville den termiske feedback-proces have spillet ind og overdrevet den yderligere.
Den største kilde til dette materiale menes at være Phoebe , den største af Saturns ydre måner. Opdagelsen af en spinkel skive af materiale i planet for (og lige inden for) Phoebes kredsløb, som blev annonceret den 6. oktober 2009, understøtter denne teori.
Udforskning:
Det første robot-rumfartøj til at udforske Iapetus var Rejser 1ogRejser 2 sonder, som passerede gennem Saturn-systemet på deres vej til det ydre solsystem i 1980 og 1981. Data fra disse missioner gav videnskabsmænd de første indikationer af Iapetus' bjerge, som derefter uformelt blev omtalt som 'Voyager-bjergene'.
Saturns måne Iapetus, fanget af Cassini-rumsonden nytårsaften 2004. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute.
Kun Cassini-kredsløbet har nogensinde udforsket Saturns måne Iapetus, som har taget flere billeder af månen fra moderate afstande siden 2004. For eksempel passerede Cassini nytårsaften 2004 Iapetus i en afstand af 122.647 kilometer (76.209 miles) fire synlige lysbilleder, der blev sat sammen for at danne billedet af dens ækvatoriale højderyg, der rager ud til siden (vist ovenfor).
Imidlertid gør dens store afstand fra Saturn tæt observation vanskelig. Som resultat,Cassiniforetog kun én målrettet tæt forbiflyvning, som fandt sted den 10 september, 2007 ved en minimumsrækkevidde på 1227 km. Det var under denne forbiflyvning, at data blev opnået, som indikerede, at termisk adskillelse sandsynligvis er den primære kraft, der er ansvarlig for Iapetus' mørke halvkugle. Der er ikke planlagt nogen fremtidige missioner på nuværende tidspunkt.
Iapetus er en verden af kontraster, og ikke kun i forhold til dens farve. Derudover er det en meget lille måne, der stadig formåede at være massiv nok til at opnå hydrostatisk ligevægt. Og på trods af at den er en af Saturns større måner, kredser den i en afstand, der normalt er reserveret til mindre, uregelmæssige måner.
Sammen med det faktum, at forskerne stadig ikke er sikre på, hvorfor den har sin usædvanlige valnød-form, vil Iapetus sandsynligvis være et mål for enhver forskningsmission, der skal studere de kroniske måner i de kommende år.
Vi har mange gode artikler om Iapetus og Saturns måner her på Universe Today. Her er en om den berømte højderyg , dens tofarvet farvning , det is laviner det periodisk oplever, og om det eller ej spiste en af Saturns ringe .
For mere information, tjek NASA's Udsigt over Solsystemets side på Iapetus , og Cassini Solstice Missions side .