Iapetus (Mond)
| Iapetus | |
|---|---|
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| Iapetus, aufgenommen von Cassini am 8. September 2007 aus 75.000 km Entfernung | |
| Vorläufige oder systematische Bezeichnung | Saturn VIII |
| Zentralkörper | Saturn |
| Eigenschaften des Orbits [1] | |
| Große Halbachse | 3.561.300 km |
| Exzentrizität | 0,0283 |
| Periapsis | 3.460.500 km |
| Apoapsis | 3.662.100 km |
| Bahnneigung zum Äquator des Zentralkörpers | 14,72° |
| Umlaufzeit | 79,33 d |
| Mittlere Orbitalgeschwindigkeit | 3,26 km/s |
| Physikalische Eigenschaften [1] | |
| Albedo | 0,05 bis 0,5 |
| Scheinbare Helligkeit | 11[2] mag |
| Mittlerer Durchmesser | 1472 ± 4,0 (1494,2 × 1498,0 × 1425,2)[3] km |
| Masse | 1,81 × 1021 kg |
| Oberfläche | 6.800.000 km2 |
| Mittlere Dichte | 1,083 ± 0,007[2] g/cm3 |
| Siderische Rotation | synchron[4] |
| Fallbeschleunigung an der Oberfläche | 0,223 m/s2 |
| Fluchtgeschwindigkeit | 573 m/s |
| Oberflächentemperatur | 113 bis 128[5] K |
| Entdeckung | |
| Entdecker | |
| Datum der Entdeckung | 25. Oktober 1671 |
| Anmerkungen | Einfach gebundene Rotation. Die Bahnneigung bezieht sich auf die Laplaceebene. |
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| Größenvergleich zwischen Iapetus (unten links), Erdmond (oben links) und Erde (maßstabsgerechte Fotomontage) | |
Iapetus oder Japetus (auch Saturn VIII) ist der drittgrößte Mond des Planeten Saturn. Er wurde 1671 entdeckt, kreist relativ weit draußen und hat zwei unterschiedliche Hemisphären, deren Helligkeiten im Verhältnis 1:12 zueinander stehen.
Eigenschaften
Umlaufbahn und Rotation
Iapetus umkreist Saturn in einem mittleren Abstand von 3.561.300 km in 79 Tagen, 7 Stunden und 55 Minuten. Die Bahn weist eine Exzentrizität von 0,0283 auf und ist 7,52° gegenüber der Laplaceebene geneigt, die in dieser Entfernung vom Saturn etwa 14,8° gegen die Äquatorebene geneigt ist.[6] Iapetus ist neben dem Mond Phoebe der einzige große Saturnmond, dessen Bahn eine signifikante Neigung aufweist. Von allen großen Monden über 500 km Durchmesser im Sonnensystem ist er derjenige mit der größten Bahnneigung (mit Ausnahme des irregulären Neptunmondes Triton, der rückläufig den Planeten umläuft), der größten Halbachse und der längsten Umlaufzeit.
Iapetus hat eine an seine Bahnperiode gebundene Rotation von ebenfalls 79 Tagen, 7 Stunden und 55 Minuten. Seine Rotationsachse steht genau senkrecht auf seiner Bahnebene.
Aufbau
Physikalischer und chemischer Aufbau
Iapetus hat einen mittleren Durchmesser von 1472 km. Seine geringe Dichte von 1,08 g/cm3 weist darauf hin, dass er fast vollständig aus Wassereis mit geringen Anteilen an silikatischem Gestein aufgebaut ist.
Oberfläche
Iapetus’ Oberfläche weist zwei deutlich verschiedene Regionen auf. Die in Bewegungsrichtung vordere Hemisphäre ist mit einer Albedo von 0,03 bis 0,05 so dunkel wie Kohle, mit einer leicht rötlichen Färbung, während die folgende Hemisphäre eine Albedo von 0,5 bis 0,6 hat.[4] Die nachlaufende Halbkugel ist damit fast so hell wie der Jupitermond Europa; ihr nördlicher Teil wurde Roncevaux Terra und ihr südlicher Teil Saragossa Terra getauft. Die dunkle Region hat nach Iapetus’ Entdecker, Giovanni Domenico Cassini, den Namen Cassini Regio erhalten. Der Helligkeitsunterschied ist so groß, dass Cassini berichtete, den Mond mit seinem Teleskop nur auf einer Seite von Saturn beobachten zu können. Wandte der Mond der Erde die dunkle Region zu, blieb er für den damaligen Beobachter unsichtbar. Iapetus hat von allen bekannten Körpern im Sonnensystem den größten Helligkeitskontrast.
Die helle Seite ist vereist und stark verkratert. Auch die Polregionen sind frei von dunklen Materialien.
Die dunklen Materialien könnten Ablagerungen aus organischen Verbindungen sein, wie sie in primitiven Meteoriten (zum Beispiel kohligen Chondriten) oder auf der Oberfläche von Kometen vorkommen. Darüber hinaus könnten sie Cyanide wie ausgefrorene Cyanwasserstoffpolymere enthalten. Hierauf weisen erdgestützte Beobachtungen hin. Der Ursprung des dunklen Materials ist nicht geklärt, bislang liegen mehrere Theorien dazu vor. Die Schichtdicke des Materials ist ebenfalls unklar. Sollte die dunkle Schicht dünn sein, so müsste sie ständig erneuert werden, da bei einem Impakt helleres Material aus dem Untergrund ausgeworfen würde.
Das dunkle Material könnte aus dem Innern des Mondes stammen und durch eine Kombination aus Impaktereignissen und Vulkanismus an die Oberfläche gelangt sein. Diese Theorie wird durch das konzentrierte Vorkommen am Boden von Kratern gestützt. Iapetus bildete sich in einem weiten Abstand von Saturn und war bei der Entstehung des Sonnensystems weniger hohen Temperaturen ausgesetzt, so dass er in seinem Innern leichtflüchtige Komponenten wie Methan oder Ammoniak einbinden konnte. Diese könnten später durch geologische Prozesse wie den Kryovulkanismus (Kältevulkanismus) an die Oberfläche gelangt und durch UV-Strahlung der Sonne, ionisierte Partikel oder kosmische Strahlung in dunkle Verbindungen umgewandelt worden sein. An der Grenze zwischen der hellen und der dunklen Hemisphäre ist ein dunkler Ring von 100 km Durchmesser erkennbar, der an Strukturen auf dem Erdmond oder dem Mars erinnert, bei denen vulkanische Lava in Einschlagkrater mit einem Zentralberg geflossen ist.
Eine Theorie (beruhend auf dem Cassini-Vorbeiflug vom 10. September 2007) besagt, dass eine sehr dünne Schicht von außen auf die eigentlich weiße Oberfläche von Iapetus gelangt sein könnte und durch die höhere Energieabsorbanz des dunklen Materials ein Schmelz- oder Sublimationseffekt eingetreten sein könnte, der dunklere Gesteinsmassen zum Vorschein brachte. Zudem wurden kleinere (30–60 m Durchmesser) helle Einschlagkrater beobachtet, welche deutliche Hinweise auf Schichtdicke und Herkunft des dunklen Materials liefern. Da bei einem 60 m durchmessenden Krater die Kratertiefe bei ca. 10 m liegt, ist klar, dass das dunkle Material dünner sein muss.
Einer anderen Theorie nach stammt das dunkle Material vom Mond Phoebe. Es könnte durch den Einschlag von Mikrometeoriten freigesetzt und sich auf Iapetus’ führender Hemisphäre gesammelt haben. Gestärkt wird diese Theorie durch den Fund eines weiteren, sehr ausgedehnten Saturnrings, dem Phoebe-Ring, durch das Spitzer-Weltraumteleskop am 6. Oktober 2009. Man nimmt an, dass das Material dieses Ringes von Phoebe stammt, da dessen Umlaufbahn ziemlich genau innerhalb des Rings verläuft. Dieser rückläufig umlaufende Ring beginnt bei einer Saturnentfernung von etwa 6 Millionen Kilometern. Der rechtläufige Iapetus bewegt sich somit in Gegenrichtung durch die Randbereiche des Ringes, was den Materialtransfer plausibel erklären würde.[7][8]
Allerdings unterscheidet sich Phoebes Färbung etwas von der Färbung der Ablagerungen auf Iapetus. Die Theorie, dass die Ablagerungen von Phoebe stammen, wird von einigen Forschern verworfen (T. Owen et al.). Sie favorisieren aufgrund spektroskopischer Messungen die Herkunft des dunklen Materials vom Saturnmond Titan.
Ein weiteres großes Rätsel ist ein auf den Cassini-Bildern entdeckter Zug von Bergrücken (Äquatorialkamm), der sich bis auf wenige Breitengrade genau auf dem geografischen Äquator längs durch Cassini Regio erstreckt. Auf den Fotos ist das Phänomen deutlich als breites Band zu erkennen, durch das der Mond auf seiner dunkel gefärbten Seite fast wie aus zwei Teilen zusammengesetzt erscheint („Walnuss-Form“ des Iapetus). Der Gebirgszug konnte bisher auf einer Länge von 1300 Kilometern beobachtet werden. Dabei erreicht er eine Breite von bis zu 20 Kilometern und eine maximale Höhe von 13 Kilometern.
Wie der Gebirgszug entstanden ist, liegt noch im Dunkeln. Wissenschaftler halten vor allem zwei Theorien für möglich: Zum einen hätte sich die Erhebung durch tektonische Vorgänge bilden können, also durch Auffaltung ähnlich wie die europäischen Alpen auf der Erde. Zum anderen könnte durch einen Riss in der Kruste des Mondes flüssiges Material aus dem Untergrund an die Oberfläche getreten sein und sich bis zum heutigen Erscheinungsbild angehäuft haben. Nach einer gänzlich anderen Hypothese (Wing-Huen Ip) handelt es sich um die Trümmer eines abgestürzten Ringes, der entweder ein Überrest der Gas- und Staubscheibe gewesen ist, aus der sich Iapetus gebildet hat, oder die Folge des Einschlags eines großen Asteroiden und des dadurch herausgeschleuderten Materials.
Nach neueren Forschungen soll der Gebirgszug dadurch entstanden sein, dass Iapetus in seiner Jugend schnell rotierte und noch nicht gefroren war, da er von radioaktiven Stoffen (26Aluminium und 60Eisen) mit relativ kurzer Halbwertszeit aufgeheizt wurde. Durch die schnelle Rotation bekam er eine ausgebeulte Form. Die Aktivität der Isotope nahm ab, und Iapetus gefror, bevor sich die Rotationsdauer auf den heutigen Wert verlängerte. Die ausgebeulte Form musste nun eigentlich zurückgehen. Das war aber durch das Gefrieren nicht mehr möglich. Das Material sammelte sich daher an der ehemals höchsten Stelle, dem Äquator, an.[9]
Von den 58 benannten Kratern des Iapetus haben 20 einen Durchmesser von mindestens 100 km. Der mit Abstand größte Krater namens Abisme misst 767,74 km – mehr als die Hälfte von Iapetus’ Durchmesser. Er befindet sich inmitten der nördlichen Hälfte der führenden Hemisphäre in dem dunklen Terrain. Im Innern der großen, aber optisch kaum auffallenden Senke hebt sich mit einem Durchmesser von 424 km Iapetus’ fünftgrößter Krater Falsaron deutlicher ab.[10]
Erforschung
Entdeckung
Iapetus wurde am 25. Oktober 1671 von Giovanni Domenico Cassini entdeckt.[11]
Benannt wurde der Mond nach dem Titanen Iapetos aus der griechischen Mythologie. Der Name „Iapetus“ und die Namen sieben weiterer Saturnmonde wurden von Wilhelm Herschels Sohn, dem Astronomen John Herschel, in einer 1847 erschienenen Veröffentlichung „Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope“ vorgeschlagen.
Erforschung durch Raumsonden
Als erste Raumsonde kam ihm Pioneer 11 am 29. August 1979 mit einem geringsten Abstand von 1033 Mm relativ nahe. Aus der Ablenkung der Sonde durch das Gravitationsfeld des Mondes konnte die Masse grob abgeschätzt werden.[12]
Nach Voyager 1 im November 1980 passierte Voyager 2 im August 1981 das Saturnsystem. Diese machte die ersten detaillierten Aufnahmen von Iapetus am 22. August 1981, der geringste Abstand zwischen Iapetus und der Raumsonde war 909.000 km. Während ihres einmaligen Vorbeifluges konnten schon einzelne Strukturen aufgenommen und der Trabant daraufhin mit geringer Auflösung kartiert werden.
Am 1. Januar 2005 passierte die Raumsonde Cassini Iapetus erstmals in einem Abstand von 123.000 km und lieferte die ersten hochauflösenden Bilder des Mondes. Ein weiterer gezielter Vorbeiflug erfolgte am 10. September 2007. Hierbei flog die Sonde in nur 1640 Kilometern Abstand an dem Mond vorbei und machte dabei noch deutlich detailliertere Aufnahmen.[13][14]
Rezeption
In Arthur C. Clarkes Roman 2001: Odyssee im Weltraum ist Iapetus ein von Außerirdischen konstruiertes Sternentor, bzw. Wurmloch, gewählt wegen der ungewöhnlichen und unerklärten Eigenschaften des Mondes.
In Jack McDevitts Roman Gottes Maschinen spielt eine auf Iapetus gefundene Eisstatue außerirdischen Ursprungs eine Rolle.
Kim Stanley Robinson beschreibt im Roman 2312 eine (menschliche) Stadt, die sich entlang einer Straße auf dem Bergrücken Iapetus' um den ganzen Mond zieht.
Weblinks
- Iapetus im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN) / USGS
- Voyager 1 and 2 - Atlas of Six Saturnian Satellites NASA-Karten von sechs Saturnmonden nach Aufnahmen der Voyager-Sonden (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ a b David R. Williams: Saturnian Satellite Fact Sheet. In: NASA.gov. 15. Oktober 2019, abgerufen am 28. November 2021 (englisch).
- ↑ a b Ryan S. Park: Planetary Satellite Physical Parameters. In: NASA.gov. 19. Februar 2015, archiviert vom Original am 4. September 2021; abgerufen am 28. November 2021 (englisch).
- ↑ P. C. Thomas, Veverka, J.; Helfenstein, P.; Porco, C.; Burns, J.; Denk, T.; Turtle, E.; Jacobson, R. A.: Shapes of the Saturnian Icy Satellites. In: 37th Annual Lunar and Planetary Science Conference. 17. März 2006 (Online [PDF]).
- ↑ a b Iapetus - In Depth. In: NASA.gov. 19. Dezember 2019, abgerufen am 28. November 2021 (englisch).
- ↑ Warm and Dry on Iapetus. 8. Oktober 2007, abgerufen am 28. November 2021 (englisch).
- ↑ DLR Institut für Planetenforschung: Cassini-Huygens (Memento vom 2. Mai 2007 im Internet Archive) Datenblatt der Saturnmonde
- ↑ Iapetus’ Yin-Yang-Rätsel ist gelöst. Abgerufen am 28. November 2021.
- ↑ The King of Rings. NASA, 7. Oktober 2009, abgerufen am 8. Oktober 2009 (englisch).
- ↑ Stefan Deiters: IAPETUS - Tiefgefroren in seiner Jugendzeit. 18. Juli 2007, abgerufen am 28. November 2021.
- ↑ Planetary Names: Iapetus. In: Gazetteer of Planetary Nomenclature. IAU, abgerufen am 28. November 2021.
- ↑ Cassini: A Discovery of Two New Planets about Saturn, Made in the Royal Parisian Observatory by Signor Cassini, Fellow of Both the Royal Societys, of England and France; English't Out of French. Phil. Trans. January 1, 1673 8:5178-5185; doi:10.1098/rstl.1673.0003 (Volltext)
- ↑ Campbell, J. K. & Anderson, J. D. (1989) Gravity field of the Saturnian system from Pioneer and Voyager tracking data. Astronomical Journal (ISSN 0004-6256), vol. 97, May 1989, S. 1485–1495.
- ↑ CASSINI - Saturnsonde vor Iapetus-Vorüberflug. 6. September 2007, abgerufen am 28. November 2021.
- ↑ Must-see pictures of Saturn's moon Iapetus from Cassini. 12. September 2007, abgerufen am 28. November 2021.
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Iapetus as seen by the Cassini probe.
Original NASA caption: Cassini captures the first high-resolution glimpse of the bright trailing hemisphere of Saturn's moon Iapetus.
This false-color mosaic shows the entire hemisphere of Iapetus (1,468 kilometers, or 912 miles across) visible from Cassini on the outbound leg of its encounter with the two-toned moon in Sept. 2007. The central longitude of the trailing hemisphere is 24 degrees to the left of the mosaic's center.
Also shown here is the complicated transition region between the dark leading and bright trailing hemispheres. This region, visible along the right side of the image, was observed in many of the images acquired by Cassini near closest approach during the encounter.
Revealed here for the first time in detail are the geologic structures that mark the trailing hemisphere. The region appears heavily cratered, particularly in the north and south polar regions. Near the top of the mosaic, numerous impact features visible in NASA Voyager 2 spacecraft images (acquired in 1981) are visible, including the craters Ogier and Charlemagne.
The most prominent topographic feature in this view, in the bottom half of the mosaic, is a 450-kilometer (280-mile) wide impact basin, one of at least nine such large basins on Iapetus. In fact, the basin overlaps an older, similar-sized impact basin to its southeast.
In many places, the dark material--thought to be composed of nitrogen-bearing organic compounds called cyanides, hydrated minerals and other carbonaceous minerals--appears to coat equator-facing slopes and crater floors. The distribution of this material and variations in the color of the bright material across the trailing hemisphere will be crucial clues to understanding the origin of Iapetus' peculiar bright-dark dual personality.
The view was acquired with the Cassini spacecraft narrow-angle camera on Sept. 10, 2007, at a distance of about 73,000 kilometers (45,000 miles) from Iapetus.
The color seen in this view represents an expansion of the wavelengths of the electromagnetic spectrum visible to human eyes. The intense reddish-brown hue of the dark material is far less pronounced in true color images. The use of enhanced color makes the reddish character of the dark material more visible than it would be to the naked eye.
This mosaic consists of 60 images covering 15 footprints across the surface of Iapetus. The view is an orthographic projection centered on 10.8 degrees south latitude, 246.5 degrees west longitude and has a resolution of 426 meters (0.26 miles) per pixel. An orthographic view is most like the view seen by a distant observer looking through a telescope.
At each footprint, a full resolution clear filter image was combined with half-resolution images taken with infrared, green and ultraviolet spectral filters (centered at 752, 568 and 338 nanometers, respectively) to create this full-resolution false color mosaic.
en:Iapetus's North pole as pictured by the Cassini–Huygens probe.
This near-true color view from Cassini reveals the colorful and intriguing surface of Saturn's moon Iapetus in unrivaled clarity.
The images taken with different spectral filters and used for this composite were taken at the same time as the clear frames used in PIA06166. The use of color on Iapetus is particularly helpful for discriminating between shadows (which appear black) and the intrinsically dark terrain (which appears brownish).
This image shows the northern part of the dark Cassini Regio and the transition zone to a brighter surface at high northern latitudes. Within the transition zone, the surface is stained by roughly north-south trending wispy streaks of dark material. The absence of an atmosphere on Iapetus means that the material was deposited by some means other than precipitation, such as ballistic placement from impacts occurring elsewhere on Iapetus, or was captured from elsewhere in the Saturn system.
Iapetus’s north pole is not visible here, nor is any part of the bright trailing hemisphere.
Images taken with infrared (centered at 930 nanometers), green (568 nanometers), and ultraviolet light (338 nanometers) filters were combined to create this image. The view was obtained with the Cassini spacecraft narrow angle camera on Dec. 31, 2004, at a distance of about 172,900 kilometers (107,435 miles) from Iapetus. Resolution achieved in the original image was 1 kilometer (0.6 miles) per pixel. The image has been magnified by a factor of two to aid visibility of surface features.
The Cassini-Huygens mission is a cooperative project of NASA, the European Space Agency and the Italian Space Agency. The Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. The Cassini orbiter and its two onboard cameras were designed, developed and assembled at JPL. The imaging team is based at the Space Science Institute, Boulder, Colo.
For more information about the Cassini-Huygens mission visit http://saturn.jpl.nasa.gov. For images visit the Cassini imaging team home page http://ciclops.org.
This diagram illustrates the extent of the largest ring around Saturn, discovered by NASA's Spitzer Space Telescope.
Diameter comparison of the Saturnian moon Iapetus, Moon, and Earth.
Scale: Approximately 28.9 km per pixel.
Iapetus by Voyager 2 spacecraft, August 22, 1981 Saturn's outermost large moon, Iapetus, has a bright, heavily cratered icy terrain and a dark terrain, as shown in this Voyager 2 image taken on August 22, 1981. Amazingly, the dark material covers precisely the side of Iapetus that leads in the direction of orbital motion around Saturn (except for the poles), whereas the bright material occurs on the trailing hemisphere and at the poles. The bright terrain is made of dirty ice, and the dark terrain is surfaced by carbonaceous molecules, according to measurements made with Earth-based telescopes. Iapetus' dark hemisphere has been likened to tar or asphalt and is so dark that no details within this terrain were visible to Voyager 2. The bright icy hemisphere, likened to dirty snow, shows many large impact craters. The closest approach by Voyager 2 to Iapetus was a relatively distant 600,000 miles, so that our best images, such as this, have a resolution of about 12 miles. The dark material is made of organic substances, probably including poisonous cyano compounds such as frozen hydrogen cyanide polymers. Though we know a little about the dark terrain's chemical nature, we do not understand its origin. Two theories have been developed, but neither is fully satisfactory--(1) the dark material may be organic dust knocked off the small neighboring satellite Phoebe and "painted" onto the leading side of Iapetus as the dust spirals toward Saturn and Iapetus hurtles through the tenuous dust cloud, or (2) the dark material may be made of icy-cold carbonaceous "cryovolcanic" lavas that were erupted from Iapetus' interior and then blackened by solar radiation, charged particles, and cosmic rays. A determination of the actual cause, as well as discovery of any other geologic features smaller than 12 miles across, awaits the Cassini Saturn orbiter to arrive in 2004