Najdziwniejszy księżyc w Układzie Słonecznym
Jeden z księżyców Saturna — Japet — w niczym nie przypomina żadnego znanego nam księżyca. Co sprawia, że jest tak wyjątkowy?
„Taniec ciemności ze światłem nigdy się nie skończy — gwiazdy i księżyc zawsze będą potrzebować ciemności, by być widocznymi, zaś ciemność nie byłaby nikomu potrzebna bez księżyca i gwiazd” — C. JoyBell C.
Taniec ciemności ze światłem bywa też czasem niezwykle zagadkowy. Przekonał się o tym XVII-wieczny astronom Giovanni Cassini, który obserwował Saturna — zdumiewającą planetę otoczoną licznymi pierścieniami.
Cassini dokonał kilku ważnych odkryć dotyczących tego gazowego olbrzyma—udowodnił między innymi istnienie przerwy między jego pierścieniami oraz kilku jego księżyców. Księżyc odkryty jako drugi — Japet —był dla Cassiniego ogromną tajemnicą. Chociaż oczywiste było, że krąży wokół Saturna tak jak inne księżyce, można było go dostrzec jedynie podczas połowy jego obiegu. Podczas drugiej połowy pozostawał całkowicie niewidoczny.
Rozwój teleskopów umożliwił nam poznanie przyczyny tego stanu rzeczy: jasność jednej z półkul Japeta jest pięć razy mniejsza niż jasność drugiej półkuli!
Cóż za dziwne zjawisko. Dzięki Cassini — mówimy tu o misji NASA, nie o włoskim naukowcu — udało się dotrzeć do Japeta i sfotografować go. Okazało się, że jedna ze stron tego księżyca wygląda jak po przejściu burzy piaskowej. Przypomina trochę przednią szybę samochodu, który wjechał w wyjątkowo gęstą chmarę owadów. Co nadaje Japetowi ten nietypowy wygląd?
Przez długi czas pozostawało to tajemnicą.
Wszystkie większe księżyce Saturna okrążają go po płaszczyźnie jego pierścieni — wszystkie oprócz Japeta, którego orbita jest mocno pochylona. I nikt nie wie dlaczego! Takiego odchylenia nie odnotowano przy żadnym dużym księżycu Układu Słonecznego powstałym wraz ze swoją planetą.
Co więcej, przez równik Japeta przebiega ogromny grzbiet — o 10 kilometrów wyższy niż reszta skalistej powierzchni tego lodowego księżyca. Prędkość obrotu Japeta jest zbyt niska, by mogła doprowadzić do jego powstania. Nie jest to też świeżo nagromadzony osad — powierzchnia księżyca ma już kilka miliardów lat. Powstało wiele teorii mających wyjaśniać pochodzenie grzbietu, ale nie ma wśród nich wyraźnego faworyta.
Istnieje wiele powodów, dla których Japet jest niezwykłym obiektem w skali całego Układu Słonecznego. Wiele jego tajemnic nadal pozostaje bez wyjaśnienia.
Udało się jednak rozwikłać przynajmniej jedną: dlaczego powierzchnia Japeta ma dwa odcienie? Powodem nie jest nachylenie jego orbity, ale fakt, że spośród wszystkich dużych księżyców Saturna to właśnie Japet znajduje się najdalej od planety. Drugą przyczyną jest obecność innego, równie niezwykłego księżyca.
Daleko poza orbitą Japeta znajduje się księżyc, który w niczym nie przypomina innych okrążających Saturna ciał niebieskich: Febe. Składa się on z zupełnie innych materiałów niż pozostałe księżyce Saturna, a ponadto okrąża planetę w kierunku odwrotnym do orbity wszystkich innych księżyców. Zamiast obiegać Saturna w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (patrząc w dół od bieguna północnego), tak jak robią to pozostałe księżyce, Febe krąży wokół swojej planety w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Jak to możliwe? Otóż Febe nie powstała z materii pochodzącej z Saturna — jest ona przechwyconym obiektem Pasa Kuipera! Ponadto, Febe jest odpowiedzialna za powstanie największego, najbardziej nieuchwytnego pierścienia w całym Układzie Słonecznym.
Pierścień Febe, odkryty dopiero w 2004 r. za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera to niezwykle ciemny obłok mocno rozproszonej materii pochodzącej z Febe. Ma bardzo niską gęstość: około siedem cząsteczek wielkości ziarnka piasku na kilometr sześcienny! Ponieważ chmura ta krąży wokół Saturna w kierunku przeciwnym do ruchu wszystkich innych satelitów (oprócz Febe), składające się na nią drobiny ciemnego pyłu osiadają na powierzchni księżyców znajdujących się najdalej od Saturna.
I właśnie z taką sytuacją mamy do czynienia w przypadku Japeta — jedna ze stron tego księżyca zderza się z pierścieniem pyłu!
Ponieważ okres obrotu Japeta wokół własnej osi jest taki sam jak okres jego obiegu wokół Saturna (oznacza to, że podczas obiegu „z przodu” znajduje się zawsze ta sama strona księżyca), ciemny pył osadza się tylko na przedniej stronie Japeta.
Mogłoby się wydawać, że całkowicie wyjaśnia to kwestię specyficznego wyglądu Japeta. Jednak czarny osad na powierzchni księżyca powinien nagrzewać się pod wpływem światła słonecznego, powodując sublimację (parowanie) lodu, który ulegałby później resublimacji na powierzchni osadu — w ten sposób zacierałaby się różnica w kolorze półkul Japeta. O dziwo, na powierzchni Japeta zachodzi tego typu zjawisko, jednak działa ono w nieco inny sposób. Ciemny osad nagrzewa się szybciej niż jaśniejsza część księżyca, co powoduje sublimację lodu znajdującego się na powierzchni. Lód w stanie gazowym na dość wysoką energię kinetyczną. Nie jest ona wystarczająca, by możliwa była jego ucieczka z pola grawitacyjnego Japeta, jednak jest na tyle duża, że może on przemieścić się na jasną stronę księżyca i tam pozostać!
Zatem to właśnie pył pochodzący z Febe doprowadza do powstawania osadu na jednej ze stron księżyca, co powoduje szybsze jej nagrzewanie i zapobiega tworzeniu się na niej warstwy lodu. Gdyby nie Febe, Japet byłby tak śnieżnobiały jak inny księżyc Saturna: Enceladus.
Obecność pierścienia Febe nadaje ciemną barwę powierzchni jednego z wielkich księżyców Saturna, przez co nie przypomina on żadnego innego ciała niebieskiego w Układzie Słonecznym.
Japet może być jednym z najbardziej nietypowych księżyców znanych ludzkości. Mamy zatem bardzo ważny powód do dumy: rozwiązaliśmy co najmniej jedną z jego wielkich tajemnic i wiemy już, co powoduje ogromną różnicę w barwie jego półkul.
