شكرا ل كاسيني المهمة ، تم تعلم أشياء كثيرة جدًا عن نظام زحل في السنوات الأخيرة. بالإضافة إلى معلومات عن الغلاف الجوي لكوكب زحل ودورانه ونظام حلقاته الجميل والواسع ، تم الكشف عن العديد من المعلومات حول نظام أقمار زحل . على سبيل المثال ، لم يُعرف سوى القليل جدًا عن قمر إيابيتوس الغامض - الملقب أحيانًا بقمر زحل 'يين يانغ' - قبلكاسينيوصوله.
بالإضافة إلى سلسلة التلال الاستوائية الغامضة ، يتميز هذا القمر أيضًا بمظهر ذو لونين جعل المراقبة المباشرة على مدار التاريخ صعبة للغاية. نظرًا لبعدها عن زحل ، كانت المراقبة عن قرب باستخدام المسابير الفضائية صعبة للغاية حتى وقت قريب جدًا. ومع ذلك ، فإن ما تعلمناه في السنوات القليلة الماضية عن Iapetus قد علمنا أنه عالم من التناقضات الصارخة ، وليس فقط من حيث مظهره.
الاكتشاف والتسمية:
اكتشف جيوفاني دومينيكو كاسيني Iapetus في أبريل 1671. جنبا إلى جنب مع ريا و تيثيس و Dione ، Iapetus كان واحدًا من أربعة أقمار اكتشفتها كاسيني بين عامي 1671 و 1672 - والتي أطلق عليها معًا اسمسيديرا لودويشيا(“نجوم لويس'، بعد راعيه لويس الرابع عشر). بعد الاكتشاف ، اعتاد علماء الفلك الإشارة إليهم باستخدام الأرقام الرومانية ، مع وجود Iapetusساتورن الخامس.
تم اقتراح اسم Iapetus من قبل John Herschel ، ابن وليام هيرشل ، في أطروحته عام 1847 نتائج الملاحظات الفلكية التي أجريت في رأس الرجاء الصالح . مثل جميع أقمار زحل ، تم أخذ اسم Iapetus من جبابرة الأساطير اليونانية - أبناء وبنات كرونوس (المعادل اليوناني لزحل الروماني). كان إيابيتوس ابن أورانوس وغايا وأب أطلس وبروميثيوس وإبيميثيوس ومينويتيوس.
نقش لمرصد باريس في زمن كاسيني. الائتمان: ويكيبيديا كومنز
تمت تسمية السمات الجيولوجية في إيابيتوس على أسماء شخصيات وأماكن من القصيدة الملحمية الفرنسيةأغنية رولاند. من الأمثلة على الأسماء المستخدمة الحفر شارلمان و Baligant ، والمناطق الشمالية والجنوبية المشرقة ، رونسيفاوكس تيرا و سارجاسيو تيرا . الاستثناء الوحيد هو كاسيني ريجيو المنطقة المظلمة من Iapetus ، والتي سميت على اسم مكتشف المنطقة ، جيوفاني كاسيني.
الحجم والكتلة والمدار:
بمتوسط نصف قطر يبلغ 734.5 ± 2.8 كم وكتلة تبلغ حوالي 1.806 × 10واحد وعشرينكجم ، يبلغ حجم Iapetus 0.1155 ضعف حجم الأرض و 0.00030 مرة أكبر من حجم الأرض. يدور حول كوكبه الأم على مسافة متوسطة (المحور شبه الرئيسي) تبلغ 3.560.820 كم. مع انحراف ملحوظ يبلغ 0.0286125 ، يتراوح مداره في المسافة من 3،458،936 كم عند الحضيض و 3،662،704 كم في Apoapsis.
بمتوسط سرعة مدارية تبلغ 3.26 كم / ثانية ، يستغرق Iapetus 79.32 يومًا لإكمال مدار واحد عن زحل. على الرغم من كونه ثالث أكبر قمر لكوكب زحل ، إلا أن إيابيتوس يدور على مسافة أبعد بكثير عن زحل من أقرب قمر صناعي رئيسي له (تيتان). كما أن لديها المستوى المداري الأكثر ميلًا لأي من الأقمار الصناعية العادية - 17.28 درجة إلى مسير الشمس ، و 15.47 درجة إلى خط استواء زحل ، و 8.13 درجة إلى مستوى لابلاس. فقط الأقمار الصناعية الخارجية غير المنتظمة مثل فيبي لديهم مدارات أكثر ميلًا.
مقارنة حجم الأرض والقمر و Iapetus. الائتمان: NASA / JPL-Caltech / SSI / LPI / Tom Reding
التكوين والميزات السطحية:
مثل العديد من أقمار زحل - على وجه الخصوص تيثيس و التمثيل الصامت و ريا - يحتوي Iapetus على كثافة منخفضة (1.088 ± 0.013 جم / سم مكعب) مما يشير إلى أنه يتكون أساسًا من جليد مائي وحوالي 20 ٪ فقط من الصخور. ولكن على عكس معظم أقمار زحل الأكبر حجمًا ، فإن شكله العام ليس كرويًا أو إهليلجيًا ، وبدلاً من ذلك يتكون من أعمدة مسطحة وخط محيط منتفخ.
تساهم سلسلة التلال الاستوائية الكبيرة والعالية بشكل غير عادي (انظر أدناه) أيضًا في شكلها غير المتناسب. وبسبب هذا ، فإن Iapetus هو أكبر قمر معروف لم يحقق التوازن الهيدروستاتيكي. على الرغم من كونها مستديرة في المظهر ، إلا أن مظهرها المنتفخ يجعلها غير مؤهلة لتصنيفها على أنها كروية.
كما هو شائع مع أقمار كرونيان ، يظهر سطح إيبتوس علامات كبيرة على الحفر. الصور الأخيرة التي تم التقاطها بواسطةكاسينيكشفت المركبات الفضائية عن العديد من أحواض التصادم الكبيرة ، يبلغ قطر خمسة منها على الأقل أكثر من 350 كم. الاكبر، تورغيس يبلغ قطرها 580 كم ، ولها حافة شديدة الانحدار وارتفاعها حوالي 15 كم. كما تم استنتاج أن سطح Iapetus يدعم الانهيارات الأرضية طويلة المدى (ويعرف أيضًا باسم. زيادة التيار ) ، والذي يمكن أن يكون بسبب انزلاق الجليد.
كما لوحظ بالفعل ، هناك ميزة أخرى مثيرة للاهتمام على Iapetus وهي شهرة التلال الاستوائية ، التي يبلغ طولها 1300 كيلومترًا ، وعرضها 20 كيلومترًا ، وارتفاعها 13 كيلومترًا ، وتمتد على طول وسط منطقة كاسيني ريجيو المظلمة. على الرغم من وجود مؤشرات على وجود سلسلة جبلية في هذه المنطقة في وقت سابق ، فقد لوحظ التلال مباشرة لأول مرة عندماكاسينيالتقطت المركبة الفضائية صورها الأولى لـ Iapetus في 31 ديسمبر 2004.
ولكن ربما تكون الميزة الأكثر شهرة لـ Iapetus هي اللون ذو اللونين. لوحظ هذا لأول مرة من قبل جيوفاني كاسيني في القرن السابع عشر ، الذي أشار إلى أنه لا يمكنه مشاهدة Iapetus إلا عندما كان على الجانب الغربي من زحل وليس على الجانب الشرقي أبدًا. في ذلك الوقت ، استنتج بشكل صحيح أن Iapetus كان مغلقًا بشكل مدّي مع زحل ، وأن أحد الجانبين كان أغمق من الآخر. تم دعم هذا الاستنتاج لاحقًا من خلال الملاحظات باستخدام التلسكوبات الأرضية.
تسمى المنطقة المظلمة Cassini Regio ، وتنقسم المنطقة المشرقة إلى Roncevaux Terra - التي تقع شمال خط الاستواء - و Saragossa Terra ، جنوبها. اليوم ، من المفهوم أن المناطق المظلمة هي كربونية ، ومن المحتمل أن تحتوي على مركبات عضوية مماثلة للمواد الموجودة في النيازك البدائية أو على أسطح المذنبات - مثل مركبات السيانو المجمدة مثل بوليمرات سيانيد الهيدروجين.
يشبه نمط التلوين رمز yin-yang الكروي ، ومن هنا جاء الاسم المستعار 'قمر زحل يين-يانغ'. الفرق في التلوين بين نصفي الكرة الأرضية Iapetian شديد للغاية. في حين أن نصف الكرة الأمامي داكن ، مع بياض من 0.03-0.05 (وله لون بني محمر طفيف) ، فإن معظم نصف الكرة اللاحق والأقطاب تكون ساطعة تقريبًا مثل أوروبا (البياض 0.5-0.6).
خريطة ألوان محسّنة لـ Iapetus ، باستخدام البيانات التي تم جمعها بواسطة مسبار Cassini. يقع نصف الكرة الأمامي على اليمين. الائتمان: NASA / JPL-Caltech / SSI / LPI
وبالتالي ، فإن الحجم الظاهر لنصف الكرة اللاحق يبلغ حوالي 10.2 ، في حين أن حجم نصف الكرة الأمامي يبلغ حوالي 11.9. تتفق النظريات المتعلقة بالسبب بشكل عام على أن المادة المظلمة الأصلية يجب أن تكون قد أتت من خارج Iapetus ، لكن السواد اللاحق ناتج عن تسامي الجليد من المناطق الأكثر دفئًا من سطح Iapetus ، مما يتسبب في تسامي المركبات المتطايرة والتراجع إلى المناطق الأكثر برودة.
بسبب دورانه البطيء لمدة 79 يومًا ، يواجه Iapetus ما يكفي من الاختلاف في درجة الحرارة لتسهيل ذلك. بالقرب من خط الاستواء ، ينتج عن امتصاص الحرارة بواسطة المواد المظلمة درجات حرارة نهارًا في Cassini Regio تبلغ 129 كلفن (-144.15 درجة مئوية / -227.5 درجة فهرنهايت) مقارنة بـ 113 كلفن (-160.15 درجة مئوية / -256.3 درجة فهرنهايت) في السطوع المناطق. يعني الاختلاف في درجة الحرارة أن الجليد يتصاعد من كاسيني ريجيو ، ثم يترسب في المناطق الأكثر برودة ، وخاصة في القطبين الأكثر برودة.
على مدار المقاييس الزمنية الجيولوجية ، سيؤدي ذلك إلى زيادة قتامة كاسيني ريجيو وإشراق بقية Iapetus ، مما يؤدي إلى إنشاء عملية ردود فعل حرارية منقطعة النظير لتباين أكبر في البياض ، وتنتهي بفقد كل الجليد المكشوف من كاسيني ريجيو.هذا النموذج هو النموذج المقبول عمومًا لأنه يشرح توزيع المناطق الفاتحة والداكنة ، وغياب ظلال اللون الرمادي ، ونحافة المادة الداكنة التي تغطي كاسيني ريجيو.
ثلاث مناظر مختلفة بألوان زائفة لقمر زحل Iapetus ، تُظهر حدود 'ثنائية اللون' العالمية. حقوق الصورة: NASA / JPL / Space Science Institute
ومع ذلك ، فمن المسلم به أن هناك حاجة إلى عملية منفصلة لبدء التغذية الراجعة الحرارية لهذه العملية. لذلك يُنظَر إلى أنه في البداية ، جاءت المواد المظلمة من مكان آخر ، وعلى الأرجح بعض أقمار زحل الصغيرة المتراجعة. يمكن أن تكون المواد من هذه الأقمار قد انفجرت إما عن طريق النيازك الدقيقة أو تأثير كبير.
ثم يتم تعتيم هذه المادة من التعرض لأشعة الشمس ، ثم يتم مسحها بواسطة نصف الكرة الأمامي لـ Iapetus. بمجرد أن خلقت هذه العملية تباينًا متواضعًا في البياض (وبالتالي درجة الحرارة) على سطح Iapetus ، فإن عملية التغذية الراجعة الحرارية ستدخل حيز التنفيذ وتضخمها أكثر.
يعتقد أن أكبر مصدر لهذه المواد فيبي ، أكبر أقمار كوكب زحل الخارجية. إن اكتشاف قرص ضعيف من المواد في مستوى (وداخل) مدار فيبي ، والذي تم الإعلان عنه في 6 أكتوبر 2009 ، يدعم هذه النظرية.
استكشاف:
كانت أول مركبة فضائية آلية لاستكشاف Iapetus هي السفر 1والسفر 2 المجسات ، التي مرت عبر نظام زحل في طريقها إلى النظام الشمسي الخارجي في عامي 1980 و 1981. قدمت البيانات من هذه البعثات للعلماء المؤشرات الأولى لجبال إيابيتوس ، والتي تمت الإشارة إليها فيما بعد بشكل غير رسمي باسم 'جبال فوييجر'.
قمر زحل Iapetus ، تم التقاطه بواسطة مسبار الفضاء كاسيني ليلة رأس السنة الجديدة 2004. Credit: NASA / JPL / Space Science Institute.
المركبة المدارية كاسيني هي الوحيدة التي استكشفت قمر زحل ليابتوس ، والذي التقط صورًا متعددة للقمر من مسافات معتدلة منذ عام 2004. على سبيل المثال ، في ليلة رأس السنة الجديدة 2004 ، مرت كاسيني بيابيتوس على مسافة 122،647 كيلومترًا (76209 ميلًا) والتقطت أربع صور للضوء المرئي تم تجميعها معًا لتشكيل منظر التلال الاستوائية البارزة إلى الجانب (كما هو موضح أعلاه).
ومع ذلك ، فإن بعده الكبير عن زحل يجعل مراقبته عن كثب أمرًا صعبًا. نتيجة ل،كاسينيقام بتحليق طائرة واحدة مستهدفة قريبة فقط ، والتي حدثت في 10 سبتمبر 2007 بمدى لا يقل عن 1227 كم. خلال هذا التحليق ، تم الحصول على البيانات التي أشارت إلى أن الفصل الحراري هو على الأرجح القوة الأساسية المسؤولة عن نصف الكرة الأرضية المظلم لـ Iapetus. لم يتم التخطيط لبعثات مستقبلية في هذا الوقت.
Iapetus هو عالم من التناقضات ، وليس فقط من حيث اللون. بالإضافة إلى ذلك ، إنه قمر صغير جدًا ما زال قادرًا على أن يكون ضخمًا بدرجة كافية لتحقيق التوازن الهيدروستاتيكي. وعلى الرغم من كونه أحد أكبر أقمار زحل ، إلا أنه يدور على مسافة محجوزة عادةً لأقمار أصغر غير منتظمة.
إلى جانب حقيقة أن العلماء ما زالوا غير متأكدين من سبب حصوله على شكل الجوز غير المعتاد ، فمن المرجح أن يكون Iapetus هدفًا لأي بعثات بحثية متجهة إلى دراسة أقمار كرونيان في السنوات القادمة.
لدينا العديد من المقالات الرائعة عن Iapetus و أقمار زحل هنا في Universe Today. هنا واحد عن ريدج الشهير ، إنه نغمتين التلوين ، ال الانهيارات الجليدية إنها تختبر بشكل دوري ، وسواء أكان ذلك أم لا استهلكت إحدى حلقات زحل .
لمزيد من المعلومات ، تحقق من وكالة ناسا عرض صفحة النظام الشمسي على Iapetus ، و ال صفحة Cassini Solstice Mission .
