2012.12.18. - Gigantikus ütközések hozhatták létre a Szaturnusz különleges holdjait

A Szaturnusz közepes méretű, jeges holdjai eltörpülnek az óriásbolygó legnagyobb kísérője, a Titan mellett. Egy új modell szerint ezek a kisebb égitestek a korai nagy becsapódások idejében keletkeztek.

Erik Asphaug (University of California, Santa Cruz) és Andreas Reufer (University of Bern) a Szaturnusz holdjainak egy új kialakulási elméletéről számolt be októberben egy, a nevadai Renóban megrendezett bolygótudományi konferencián. A két kutató azt állítja, hogy a Szaturnusz rendszere kezdetben nagyobb holdak családjából állt, amelyek hasonlóak voltak a Jupiter négy nagy, Galileo Galilei által felfedezett holdjához. Bár néhány tucat kisebb holddal is rendelkezik, a Jupiternek nincsen közepes méretű holdja, míg a Szaturnusz körül az egy igazán nagy méretű kísérőn, a Titanon túl több közepes méretű égitest (Rhea, Iapetus, Tethys, Dione, Enceladus, Mimas) is kering. Az új modell megmagyarázhatja, miért olyan különböző ez a két rendszer.

A jelenlegi elképzelések szerint az óriásbolygók holdrendszerei miniatűr naprendszerként fejlődtek, evolúciójukat pedig végső ütközések sorozata zárta le. Asphaugék szerint a Szaturnusz holdrendszerének mai állapota néhány nagy ütközés eredményének köszönhető. Egy nagyméretű holdkezdeménybe több, szintén nagy égitest csapódott be, az ütköző testek tömegeinek nagy része egyesült, így létrehozva a Titant, közben pedig a leszakadó darabokból létrejött a közepes méretű holdak kis családja.

A feltevések szerint a Föld is egy hasonló, óriási becsapódáson esett keresztül, ami a Hold létrejöttéhez vezetett. Ahogyan jelenlegi tudásunk szerint a mi Holdunk a Föld sziklás köpenyéhez hasonló anyagból alakult ki, úgy a Szaturnusz közepes méretű holdjai is hasonló összetételűek, mint a Titan jeges köpenye. Az új modell megmagyarázza a jégben gazdag, közepes méretű holdak sokféleségét, valamint a bizonyítottan nagyon aktív geológiájukat és dinamikájukat is. Az új eredmények magyarázatot adnak a Titan pályájának viszonylag nagy elnyúltságára is, mely ezek szerint a nagy becsapódásoknak köszönhető.

Asphaug és Reufer számítógépes szimulációkat használt a nagy becsapódási elmélet tanulmányozásához. Azt találták, hogy a Galilei-holdakhoz hasonló méretű égitestek ütközése először jégben gazdag spirálkarok létrejöttéhez vezet, melyek jórészt a kisebb ütköző égitestek külső rétegeiből alakulnak ki. A spirálkarok gravitációs összehúzódása csomók kialakulásával jár, melyek méretben és összetételében a Szaturnusz közepes méretű holdjaira hasonlítanak.

Ez a számítógépes szimulációból származó kép az ütközések után létrejött, nagyméretű égitestet és a kis égitestek csoportját mutatja a nagy becsapódások után. Így képzelik a Szaturnusz Titan nevű holdjának és a közepes méretű kísérőinek létrejöttét. A kép színei a becsapódások által okozott hőmérsékletváltozást reprezentálják.
[E. Asphaug és A. Reufer]

A feltételezett ütközések a holdkeletkezés folyamatának utolsó lépéseként zajlódhattak le. Ugyanakkor az is lehetséges, hogy a Szaturnusz rendelkezett már egy, a Galilei-holdakhoz hasonló égitestekből álló, stabil holdrendszerrel, amit később megzavart más óriásbolygók (az Uránusz vagy a Neptunusz) meglehetősen kaotikus vándorlása. (A bolygók migrációja a Naprendszer jelenlegi, legelfogadottabb fejlődési modelljének fontos eleme.) A kései kialakulást preferáló elmélet előnye, hogy megmagyarázza a Szaturnusz rendszerének legmeglepőbb tulajdonságait, ugyanakkor közvetlen bizonyíték egyelőre nincs rá.

Asphaug és Reufer modellje szintén felvet néhány kérdést. A nagy becsapódások által létrehozott csomók bekebeleződhettek a Titan akkréciója során, ahelyett, hogy különálló, saját stabil pályával rendelkező holdakká fejlődtek volna. A modell vizsgálatához és érvényesítéséhez tehát mindenképp szükséges a bonyolult akkréciós rendszer dinamikai fejlődésének további vizsgálata. Ugyanakkor a Cassini űrszonda küldetéséből származó új, a Szaturnusz holdjaival kapcsolatos felvételek és mérési adatok birtokában hamarosan talán el lehet majd dönteni, hogy a két modell közül melyik a helyes - vagy esetleg egy teljesen új elképzelésre van-e szükség.

Forrás:

• ScienceDaily 2012.10.17.