Ιαπετός: Το φεγγάρι του μυστηρίου

Στο μυθιστόρημα Άρθουρ Κλαρκ, 2001: Οδύσσεια του Διαστήματος, το φεγγάρι Ιαπετός του Κρόνου διαδραματίζει έναν κεντρικό ρόλο. Είναι η περιοχή της πύλης του άστρου, η πύλη μέσω της οποίας διασχίζει ο Dave Bowman - ο σύγχρονος Οδυσσέας του Κλαρκ - για να συναντήσει το πεπρωμένο του σε μια μακρινή γωνιά του κόσμου.

Ο Κλαρκ επέλεξε τον Ιαπετό σαν την θύρα του άστρου λόγω της διπλής όψης του. Ξέρουμε ότι μόνο αυτό το σώμα μεταξύ των αντικειμένων του ηλιακού μας συστήματος, έχει την μια πλευρά του 10 φορές φωτεινότερη από την άλλη. Ποια καλύτερη θέση θα υπήρχε λοιπόν για να τοποθετήσει ο συγγραφέας ένα φανταστικό εξωγήινο αντικείμενο απ' ό,τι σε ένα φεγγάρι, που σου δίνει την εντύπωση ότι είναι το ίδιο ένα τεχνητό - μη πραγματικό - αντικείμενο.

Η προέλευση των δύο προσώπων - σαν του Ιανού - του Ιαπετού είναι ένα από τα πάγια μυστήρια στο ηλιακό μας σύστημα, ένα πρόβλημα που εμμένει από την εποχή της ανακάλυψης του φεγγαριού από τον αστρονόμο Giovanni Cassini το 1671. Αλλά το μυστήριο μπορεί επιτέλους τώτα να λύθηκε. Το κλειδί φαίνεται να μην είναι μια σύγκρουση των μυθολογικών Τιτάνων με μια αινιγματική εξωγήινη φυλή, αλλά μια αρχαία σύγκρουση με το θεαματικό σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου.

Και η λύση του μυστηρίου του Ιαπετού οφείλεται στην πτήση του διαστημικού οχήματος Cassini πάνω από το φεγγάρι στις 31 Δεκεμβρίου του 2004. Οι πάνω στο Cassini φωτογραφικές κάμερες συνέλαβαν εικόνες εκείνης της πλευράς του φεγγαριού που έχει πολλούς κρατήρες με πρωτοφανείς λεπτομέρειες. Τι όμως αποκάλυψαν οι εικόνες εκείνες στους πλανητικούς επιστήμονες;

Οι επιστήμονες αιφνιδιάστηκαν από τα στοιχεία του Cassini. Σε μήκος 1.300 km - σχεδόν το ένα τρίτο της περιμέτρου του φεγγαριού - ήταν μια εξαιρετική κορυφογραμμή. Σε κάποιο σημείο της είχε ύψος 20 km - περισσότερο από δύο φορές το ύψος του όρους Everest - και αυτό μάλιστα συμβαίνει σε ένα φεγγάρι με διάμετρο μόνο 1.436 km, πολύ λιγότερη από τη μισή διάμετρο του Φεγγαριού μας. Η κορυφογραμμή ακολουθεί στενά τον ισημερινό του Ιαπετού. Και αυτό δεν συμβαίνει πουθενά αλλού στο ηλιακό σύστημα.

Εκ πρώτης όψεως, η ύπαρξη της κορυφογραμμής εμφανίζεται να είναι ο δεύτερος σημαντικός γρίφος - μαζί με τον πρώτο που είναι το φωτεινό και το σκοτεινό τμήμα του Ιαπετού. Αλλά, στις αρχές του τρέχοντος έτους, μια αμερικανίδα ειδική επιστήμονας έκανε έναν αξιοπρόσεκτο ισχυρισμό. Η Carolyn Porco, επικεφαλής του τμήματος απεικόνισης του Cassini, πρότεινε ότι τα δύο χαρακτηριστικά γνωρίσματα συνδέονται. Τα στοιχεία για αυτό είναι το γεγονός ότι η σκοτεινή περιοχή του Ιαπετός, η Cassini Regio, διχοτομείται τέλεια από τη γιγαντιαία κορυφογραμμή.

Αλλά πώς μπόρεσαν τα δύο χαρακτηριστικά γνωρίσματα να σχετίζονται; Την απάντηση δίνουν οι δακτύλιοι του Κρόνου. Σύμφωνα με τον αστρονόμο Paulo Freire, του Παρατηρητηρίου Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο, κάποτε ο Ιαπετός περιπλανήθηκε επίσης κοντά στο σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου. Οι δακτύλιοι του Κρόνου - που θεωρούνται ότι είναι τα λείψανα ενός ή περισσότερων αποσυντεθειμένων φεγγαριών - έχουν σπανίως πάχος 100 μέτρων αλλά γεμάτα με κομμάτια βράχων και πάγου, με μέγεθος που κυμαίνονται από αυτό ενός κόκκου σκόνης έως μεγάλα κομμάτια βράχων. Όταν ο Ιαπετός πλησίασε στο εξωτερικό όριο των δακτυλίων βομβαρδίστηκε άγρια, στην ίδια γραμμή που οι δακτύλιοι συνάντησαν το φεγγάρι. "Και τότε εκατομμύρια κρατήρων δημιουργήθηκαν σε κάθε δευτερόλεπτο", λέει ο Freire.

Αλλά δεν είναι οι ίδιοι οι κρατήρες που είναι σημαντικοί. Είναι ο καθαρός όγκος του υλικού των δακτυλίων που αποτέθηκε σε ένα σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα στην επιφάνεια ενός φεγγαριού, όπως είναι ο Ιαπετός. Για να δώσει κάποια ιδέα πόση είναι αυτή η ποσότητα, ο Freire υποθέτει ότι το σύστημα των δακτυλίων του Κρόνου με τον Ιαπετό ήταν σε επαφή για τρεις ώρες, ένα μικρό μέρος του χρόνου που θέλει το φεγγάρι για να στραφεί γύρω από τον Κρόνο. Από τη γνωστή πυκνότητα του υλικού στα δαχτυλίδια του Κρόνου και την ταχύτητα με τα οποία το σύστημα του φεγγαριού και των δακτυλίων  συγκρούστηκαν- περίπου 10 φορές την ταχύτητα ενός τεράστιου αεριωθούμενου αεροπλάνου - ο Freire υπολογίζει ότι, σε εκείνες τις τρεις ώρες, περίπου 25 εκατομμύρια κυβικά μέτρα υλικού από τους δακτυλίους θα έπεφτε ανά κάθε μέτρο της γραμμής της κορυφογραμμής. "Είναι αρκετή ποσότητα για να δημιουργήσει μια κορυφογραμμή ύψους πέντε χιλιομέτρων με ένα πλάτος στη βάση 10 χιλιομέτρων", εξηγεί ο Freire.

Σύμφωνα με τον Freire, ο Ιαπετός βρέθηκε μόνο την άκρη των δαχτυλιδιών του Κρόνου. Δεν διαπέρασε το σύστημα των δαχτυλιδιών εντελώς. "Εάν το είχε κάνει, τότε η κορυφογραμμή θα είχε επεκταθεί στο μισό κύκλο το φεγγαριού κι όχι στο ένα τρίτο του", λέει.

Και φυσικά φτιάχτηκαν εκατομμύρια κρατήρες συμμετρικά της κορυφογραμμής, όπως φαίνονται στις φωτογραφίες του Cassini.

Αλλά αυτό δεν απαντά στην ερώτηση: πώς η μισή πλευρά του Ιαπετού είναι φωτεινή και η άλλη σκοτεινή, ενώ αυτές οι πλευρές χωρίζονται από την κορυφογραμμή;

Σε μια εργασία, ο Freire επισημαίνει ότι οι δακτύλιοι περιέχουν μια τέλεια πηγή μαυρίσματος του υλικού - μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης. Η δυσκολία είναι να καταλάβουμε πώς αυτή η σκόνη θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από την κορυφογραμμή για να καλύψει σχεδόν το μισό τμήμα του φεγγαριού. Το κλειδί για αυτό, λέει ο Freire, είναι ο πάγος - όπως το διοξείδιο του άνθρακα, ή 'ξηρός πάγος' - που είναι επίσης συστατικό στο υλικό των δαχτυλιδιών. Στη βιαιότητα της σύγκρουσης με τον Ιαπετό, αυτό το υλικό θα είχε μετατραπεί σε ατμό. "Κι αυτό θα είχε δημιουργήσει μια προσωρινή ατμόσφαιρα στο φεγγάρι", εξηγεί ο Freire.

Οι λεπτοί αλλά πολύ γρήγοροι άνεμοι στην προσωρινή ατμόσφαιρα πέρασαν πάνω από την κορυφογραμμή και απέθεσαν τη σκόνη σε μια μεγάλη περιοχή του Ιαπετού, σύμφωνα με τον Freire. Επισημαίνει δε ότι αυτό θα πρέπει να ανάγκασε την ποσότητα της σκόνης  - και φυσικά δημιούργησε το μαύρισμα του Ιαπετού - να μειωθεί βαθμιαία ανάλογα με την απόσταση από την κορυφογραμμή, όπως ακριβώς το παρατηρούμαι σήμερα. Η μεταφορά και η απόθεση της σκόνης από αυτούς τους ανέμους μπορούν επίσης να προκαλέσουν τις ραβδώσεις που παρατηρούνται κοντά στους κρατήρες στην άκρη του Cassini Regio.

Μια άλλη πρόβλεψη είναι ότι το μέγεθος των σωματιδίων της σκόνης πρέπει να γίνεται ολοένα και μικρότερο σε πιο μακρινές αποστάσεις από τη γραμμή της κορυφογραμμής, δεδομένου ότι οι άνεμοι δεν μπορούν να μεταφέρουν τα μεγάλα σωματίδια τόσο μακριά όπως τα μικρά. Για να έχει κτυπήσει ο Ιαπετός το σύστημα των δαχτυλιδιών του Κρόνου, θα πρέπει κάποτε να έχει μπει σε τροχιά στο ίδιο επίπεδο με τους δακτυλίους. Άρα η κορυφογραμμή θα είχε δημιουργηθεί κατά μήκος του ισημερινού του Ιαπετού. Σήμερα, ο Ιαπετός δεν κινείται στο ίδιο επίπεδο με το επίπεδο των δακτυλίων. Κάτι λοιπόν πρέπει να έχει χτυπήσει το φεγγάρι - πιθανότατα ένα άλλο φεγγάρι - και να το έχει εκτινάξει στην σημερινή τροχιά του. "Εντούτοις, είναι ένα απίθανο γεγονός," λέει ο Freire.

Οι επιστήμονες περιφρονούν τα απίθανα γεγονότα. Αλλά σε μια τέτοια περίσταση θα μπορούσε να είναι πιθανότερο εάν υπήρχαν κάποτε πολλά φεγγάρια σε ομοίως χαοτικές τροχιές. Αυτό αποδεικνύεται να είναι μια θεμελιώδης πρόβλεψη της σημερινής άποψης που έχουμε για την προέλευση του ηλιακού συστήματος. Οι βραχώδεις πλανήτες ενισχύθηκαν από τη σύγκρουση και την συγκόλληση πολλών μικρότερων αντικειμένων στις χαοτικές τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Παρομοίως, και τα φεγγάρια του Κρόνου ενισχύθηκαν από τη σύγκρουση πολλών μικρών αντικειμένων σε παρόμοιες τροχιές γύρω από τον Κρόνο. "Στο Κρόνιο σύστημα, όλα που αποσυντέθηκαν, ενσωματώθηκαν σε άλλα φεγγάρια ή εκτινάχθηκαν από τον Κρόνο", συμπληρώνει ο Freire. "Όλα εκτός από σχετικά μεγάλο - τον Ιαπετό".

Μετά από την ανακάλυψη άλλων 12 φεγγαριών, που κυμαίνονται σε διάμετρο από τρία έως επτά χιλιόμετρα, ο συνολικός αριθμός των δορυφόρων του Κρόνου έχει φθάσει σε 46 - 47 εάν συμπεριλάβουμε κι έναν μικροσκοπικό τεχνητό δορυφόρο αποκαλούμενο Cassini.

e-telescope