Najdziwniejsze księżyce Układu Słonecznego

dnia 05/01/2017

Źródło: NASA

Układ Słoneczny nie jest w stanie Cię już zaskoczyć? A co powiesz na naelektryzowany księżyc rażący przelatującą w jego pobliżu sondę prądem? Lub taki, którego powierzchnia w całości pokryta jest wodą a atmosfera wypełniona tlenem? W przestrzeni wokół Słońca roi się od interesujących globów, które mogą zaskoczyć Cię swoją niezwykłą naturą. Czas by odkryć kilka z najciekawszych księżyców Układu Słonecznego.

Choć nasz Układ Słoneczny, w obliczu nieprzewidywalnego i mrożącego krew w żyłach Wszechświata, wydaje się być stosunkowo bezpiecznym miejscem, naukowców wciąż zaskakuje niezwykła natura znajdujących się w nim obiektów. Można powiedzieć, że to właśnie otoczenie Słońca jest jednym z najlepiej poznanych przez nas regionem przestrzeni kosmicznej. W końcu wiemy już całkiem sporo o planetach Układu Słonecznego i choć ciągle dowiadujemy się o nich czegoś nowego, kolejne odkrycia nie są zwykle wielką rewolucją. Inaczej jest w przypadku księżyców, często pozostających w cieniu wielkich planet. Każdy w końcu wie, że na Marsie prowadzone są badania, mające na celu identyfikację możliwych śladów życia, ale nie każdy jest w stanie powiedzieć cokolwiek na temat choćby jednego z dwóch księżyców tej czerwonej planety. A Saturn? Oprócz zachwycających pierścieni towarzyszy mu przecież gromada 62 naturalnych satelitów, z których tylko nieliczne doczekały się szczegółowych badań. Czym mogą nas zaskoczyć odległe globy – dalecy bracia naszego Księżyca?

Hyperion to jedyny księżyc Układu Słonecznego o strukturze powierzchniowej przypominającej gąbkę.
Źródło: NASA/JPL/Space Science Institute

SpongeBob w okolicy Saturna?

Saturn posiada aż 62 naturalne satelity. Wśród tak pokaźnej gromadki z łatwością odszukać można prawdziwych dziwaków, a Hyperion stanowi przykład jednego z nich. Przyciąga uwagę głównie jako jeden z największych niesferycznych księżyców Układu Słonecznego. Mierzący w najszerszym miejscu 400 km satelita Saturna jest zdecydowanie za małym obiektem, by móc osiągnąć wygląd zbliżony do kuli. Wyróżniający Hyperiona owalny kształt przypominający ziemniaka otwiera listę jego innych, nadzwyczajnych cech. Ten satelita jest jednym z najbardziej niezdyscyplinowanych księżyców Saturna. Nie dość, że nie jest zsynchronizowany pływowo (jak większość naturalnych satelitów) to jeszcze obraca się w wyjątkowo nieprzewidywalny i chaotyczny sposób, uniemożliwiając astronomom wykonanie dokładnych obliczeń dotyczących jego położenia w przestrzeni kosmicznej. Jednak to, co najbardziej wyróżnia Hyperiona spośród innych satelitów Układu Słonecznego, to jego powierzchnia i jej niezwykle ciekawe ukształtowanie.

Fotografie nadesłane przez przelatującą dwanaście lat temu w pobliżu Hyperiona sondę Cassini, wprawiły w zdumienie naukowców z zespołu misji. Jak się wówczas okazało, powierzchnia tego księżyca pokryta jest bardzo głębokimi, zakończonymi ostrymi krawędziami kraterami, które gęsto usiane, sprawiają, że przypomina on wyglądem gąbkę. I właściwie nie ma żadnych przeciwwskazań, by go do niej porównywać. Dlaczego? Hyperion, jako jeden z największych księżyców Układu Słonecznego o nieregularnym kształcie ma średnicę ponad 3 razy większą od najmniejszego znanego naturalnego satelity, który jest w stanie utrzymać kształt zbliżony do sferycznego – Mimasa, a mimo to, posiada zaledwie 15% jego masy! Tak małą gęstość naukowcy tłumaczą porowatą strukturą wnętrza Hyperiona, którego podstawowym budulcem jest lód. Najnowsze analizy wskazują także, że aż 40% księżyca stanowi pusta przestrzeń. Badania przeprowadzone w czasie wspominanej już misji sondy Cassini wykazały, że dno głębokich kraterów Hyperiona wypełnia czerwonawa substancja. W swoim składzie zawiera ona długie łańcuchy węgla i wodoru – związki te odnajdywane były również na innych ciałach okrążających Saturna.

Astronomów zaskakuje fakt, że tak niewielki obiekt pokryty jest tak gęsto i licznie bardzo głębokimi kraterami. Na powierzchni Hyperiona odnaleźć można takie, których średnica przekracza 100 kilometrów, a głębokość sięga nawet 10 km. Możliwe, że w przeszłości Hyperion zderzył się z nieco mniejszym od niego obiektem. W przypadku skalistego księżyca takie zdarzenie doprowadziłoby do powstania kraterów, które następnie przykryte zostałyby wyrzuconym w trakcie uderzenia materiałem. Księżyc Saturna, o którym mówimy nie ma jednak skalistej struktury. W większości składa się z lodu, dlatego uderzające w niego fragmenty innego obiektu były w stanie utworzyć głęboki żłobienia.

 

Uwaga: Hyperion razi prądem!

Księżyc, naturalny satelita Ziemi, wydaje się być najspokojniejszym miejscem w całym Układzie Słonecznym. Starożytne kratery i zastygłe morza lawy uśpione są od miliardów lat, a powierzchnia Srebrnego Globu jest tak niezmienna, że nawet przetrwanie na niej odciśniętego ludzkiego śladu wydaje się być możliwe przez najbliższe tysiące lat. Cóż, nic bardziej mylnego. Na trzy dni przed pełnią, Księżyc wchodzi w ziemską magnetosferę, pozostając w niej przez niecały tydzień, co oznacza, że znajduje się on w bezpośredniej interakcji z obłokiem plazmy wypełnionym mikroskopijnymi cząsteczkami. Najmniejsze z nich – elektrony, nadają powierzchni naturalnego satelity ładunek ujemny. Oświetlona strona Księżyca naładowana jest na stosunkowo niskim poziomie, ponieważ efekt ten neutralizuje promieniowanie ultrafioletowe. Ale ciemna strona to już co innego – gromadzące się tam elektrony podnoszą napięcie do nawet tysięcy woltów! To właśnie zjawisko przyczynia się do powstawania tzw. burz pyłowych. Drobne cząsteczki pyłu unoszą się nad powierzchnią globu, wypychane przez oddziaływanie elektrostatyczne. Z drobinkami księżycowego pyłu dzieje się wówczas to samo, co z włosami potartymi mocno przeciwne naładowanym balonem. Proces ten nie jest dokładnie zbadany i wciąż budzi wątpliwości. Co prawda astronauci misji Apollo nigdy nie przebywali na powierzchni Srebrnego Globu w czasie pełni, ale badający w tym okresie powierzchnię Księżyca Lunar Prospector (sonda kosmiczna wyposażona w spektrograf) wykrył skoki napięcia sięgające nawet -1000V.

Przez bardzo długi okres czasu naukowcy sądzili, że elektryczność statyczna dotyczy jedynie pozbawionego atmosfery, pyłowego towarzysza Ziemi. Podobne zjawiska były bowiem nieuchwytne na innych ciałach Układu Słonecznego, aż do czasu uruchomienia misji Cassini. Kiedy sonda dotarła w okolice Saturna miała okazję zbadać z niewielkiej odległości także kilka z jego naturalnych satelitów. W roku 2005 w czasie przelotu obok Hyperiona, Cassini znalazła się w strumieniu elektronów pochodzących z naładowanej elektrostatycznie powierzchni tego księżyca. Wydarzenie to było pierwszą oficjalną detekcją działania siły elektrostatycznej na innym obiekcie niż nasz Srebrny Glob. Dokonane wówczas analizy wykazały, że przyczyną takiego zachowania Hyperiona, jest wrogie środowisko w jakim przebywa. Ten niewielki księżyc jest poddawany silnemu oddziaływaniu magnetosfery Saturna, przez co wystawiony jest nieustannie na deszcz naładowanych cząsteczek.

Astronomowie wiedzieli oczywiście, że obiekty w kosmosie mogą być naładowane elektrostatycznie.  Sondy przebywają w końcu w warunkach oddziaływania promieni ultrafioletowych i cząsteczek wiatru słonecznego. Ale interakcja jaka zaszła pomiędzy Hyperionem, a przelatującą w jego pobliżu Cassini zaskoczyła wszystkich naukowców. Spektrometr zainstalowany na pokładzie sondy przekazał dane, wskazujące na chwilowe magnetyczne połączenie się statku z powierzchnią księżyca Saturna. To właśnie uniemożliwiło ucieczkę elektronów z powierzchni Cassini, przez co doznała ona swoistego „kopnięcia” prądem, jakiego doświadczamy często na Ziemi w kontakcie z przeciwnie naładowanymi przedmiotami. Sonda otrzymała od Hyperiona dwustuwoltowe porażenie elektryczne, mimo że oba obiekty dzieliła wówczas odległość dwóch tysięcy kilometrów! Co prawda kontrolerzy nie zauważyli żadnych uszkodzeń sondy wynikających z zaistniałego incydentu, ale wydarzenie to doskonale zobrazowało nieprzewidywalność środowiska przestrzeni kosmicznej. Ciała Układu Słonecznego, przede wszystkim te pozbawione atmosfery, mogą stanowić zagrożenie dla innych misji. Choć jak na razie łatka rażącego prądem przypięta została jedynie Hyperionowi.

Powierzchnię Europy pokrywają formacje przypominające do złudzenia gęstą sieć rzek.
Źródło: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Woda i tlen na Europie?

Sondy Voyager podjęły próbę wykonania pierwszych zbliżonych fotografii Europy – jednego z księżyców galileuszowych, w roku 1970. Wówczas nasza wiedza o tym niezwykłym naturalnym satelicie Jowisza była znikoma. Naukowcy polegali jedynie na pomiarach spektroskopowych wykonywanych z powierzchni Ziemi oraz niedokładnych fotografiach ukazujących jasną powierzchnię Europy, które wskazywały na możliwość istnienia na niej wody. Obrazy nadesłane przez Voyagery ujawniły, że powierzchnia badanego księżyca usiana jest pęknięciami i żłobieniami, przypominającymi rozległe sieci rzeczne. Zaskakujący był również brak kraterów. Inne ciała Układu Słonecznego są nimi usiane, więc astronomowie doszli do wniosku, że ich brak jest wynikiem erozji i stałych przemian zachodzących na powierzchni stosunkowo młodego pod względem geologicznym globu.

Analizy danych przesłanych zarówno przez sondy Voyager jak i Galileo wykazały, że na Europie istnieje woda, ale przez długi czas astronomowie mieli problem z ustaleniem, w jaki stanie występuje ona na powierzchni księżyca. Dziwne formacje wskazują na erozyjną działalność H2O w stanie ciekłym, ale mogą być równie dobrze efektem ruchów i przemieszczeń stosunkowo miękkiego lodu. Dodatkowo analizy modelów geologicznych i pola grawitacyjnego wskazują, że Europa posiada warstwę powierzchniową płaszcza o grubości 100km i o gęstości wody. Jednak woda w stanie ciekłym jak i w postaci litego lodu ma zbliżoną wartość gęstości, przez co szczegółowe scharakteryzowanie powierzchni księżyca jest utrudnione.

Misja sondy Galileo, która dotarła w okolice w roku 1995, umożliwiła wykonanie pogłębionych badań. Jak się okazało pod lodową skorupą Europy znajduje się ocean słonej wody głęboki nawet na 90 kilometrów. Równoległy model wskazuje, że to co obecnie postrzegamy jako ogromny „płaszcz wody” może być w rzeczywistości miękkim, plastycznym lodem. Astronomowie podchodzący sceptycznie do tej drugiej interpretacji danych nadesłanych przez Galileo, musieli wyjaśnić możliwość występowania wody w stanie ciekłym na tak oddalonym od Słońca obiekcie. Ciepło wewnętrzne Europy nie byłoby wystarczające do utrzymania H2O w postaci płynnej, gdyby nie potężne oddziaływania pływowe ze strony Jowisza. Astronomowie przypuszczają także, że energia cieplna ukryta we wnętrzu księżyca jest wystarczająca, aby na dnie tego ogromnego, ukrytego pod warstwą lodu, oceanu, istniały tzw. kominy termalne. Astronomowie nadal zastanawiają się nad grubością lodu okalającego złoża wody w stanie ciekłym. Najnowsze badania pozwoliły oszacować jego grubość na ok. 20 kilometrów. Nie wyklucza się jednak, że lód może być zdecydowanie cieńszy. Jednak do uzyskania dokładnych informacji niezbędne byłoby uruchomienie misji orbitera, skupionego na obserwacjach Europy z niewielkiej wysokości. Wówczas detekcja ewentualnej wody w stanie ciekłym wypływającej na powierzchnię księżyca, mogłaby potwierdzić jedną z tych hipotez.

Choć księżyc skąpany w ogromnym oceanie robi wrażenie, na tym lista wyróżniających Europę cech się nie kończy. Należący do NASA Kosmiczny Teleskop Hubble’a zaobserwował nagły wybuch pary wodnej, która w dużych ilościach unosiła się nad południowym biegunem księżyca. To wyjątkowe odkrycie – wcześniej podobną eksplozję zaobserwowano w czasie misji Cassini na księżycu Saturna – Enceladusie. Jak doszło do detekcji? Obecność pary wodnej w górnych częściach atmosfery udało się potwierdzić w czasie trwania zorzy polarnej na Europie. Naładowane cząsteczki wiatru słonecznego przechwycone przez pole magnetyczne globu i skierowane nad jego bieguny, uderzały w pierwiastki tworzące wodę – wodór i tlen, które w wyniku tego procesu rozbłyskują charakterystycznymi dla siebie kolorami, zdradzając swą obecność. Astronomowie przypuszczają, że para wodna może wydostawać się przez długie żłobienia i szpary w powłoce lodowej. Woda może być ogrzewana przez wspominane już wcześniej kominy termalne lub pod wpływem silnego tarcia poszczególnych płyt lodu. Odkrycie pary wodnej w pobliżu bieguna wzmacnia pozycję Europy, jako potencjalnej kandydatki na obiekt, na którym możliwe jest odnalezienie prostych form życia. Za możliwością ich wystąpienia przemawia także skład atmosfery tego księżyca.

Dzięki obserwacjom wykonanym przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, udało się ustalić, że Europa posiada rzadką, ale za to niezwykłą atmosferę. Promieniowanie słoneczne z łatwością przenika do poszczególnych jej warstw, rozbijając przy tym nie tylko cząsteczki pary wodnej unoszące się nad powierzchnią, ale także cząstki powłoki lodowej. Woda rozbijana jest więc na wodór i tlen, przy czym lżejszy z pierwiastków ulatuje w przestrzeń, a cięższy – tlen, pozostaje zatrzymany przez siły grawitacji. Czego więc brakować może Europie bogatej w tlen i wodę? Cóż, oprócz odrobiny szczęścia, pojawienie się życia w znanej nam formie na jakimkolwiek globie, wymaga zaistnienia także innych, bardzo ważnych czynników. Więcej zagadek dotyczących bardzo optymistycznej wizji księżyca wyjaśnionych zostanie prawdopodobnie przez sondę JUICE, której początek misji zaplanowano na rok 2022.

Neptun w towarzystwie swojego księżyca Trytona, na fotografii wykonanej przez sondę Voyager 2.
Źródło: NASA/JPL

Na wstecznym biegu

Tryton to największy towarzysz odległego Neptuna. Takich gigantów jak on w Układzie Słonecznym mamy kilku, ale mimo wszystko wspomniany księżyc wyróżnia się na tle wszystkich innych ciał uznanych za naturalne satelity planet, krążących wokół Słońca. Jako jedyny bowiem porusza się wokół swojej planety w ruchu wstecznym! To oznacza, że Neptun, wokół którego krąży ów księżyc, porusza się w przeciwnym do ruchu globu kierunku. To bardzo rzadkie zjawisko jednoznacznie wskazuje, że Tryton nie jest obiektem powstałym bezpośrednio w rejonie dysku planetarnego, w którym narodził się sam Neptun. Astronomowie uznali więc, że księżyc ten jest niczym innym, jak przechwyconym przez pole grawitacyjne gazowego olbrzyma uchodźcą z pasa Kuipera.

Większość małych obiektów Układu Słonecznego, m.in. komet krótkookresowych i planetoid, pochodzi właśnie z tego, rozciągającego się na przestrzeni od 20 do 50 jednostek astronomicznych od Słońca, obszaru. To również tam najprawdopodobniej narodził się zdegradowany do planety karłowatej Pluton. Naukowcy porównując jego skład ze składem Trytona zauważyli tylko niewielkie różnice, podczas gdy oba obiekty podobne są także pod innymi względami – mają zbliżony rozmiar i masę. Astronomowie łatwo zauważyli więc, że Tryton i Pluton pochodzą z tego samego obszaru Układu Słonecznego, czyli z Pasa Kuipera.   Nie tylko te dane wskazują na fakt, że największy księżyc Neptuna jest w rzeczywistości tylko przybranym naturalnym satelitą. Naukowcy wskazują również, że dowodem może być ekscentryczna orbita innego z księżyców krążących wokół niebieskiego olbrzyma – Nereidy. Przechwycony Tryton oddziaływał na inne, regularne globy, przecinając ich orbity. Oddziaływanie grawitacyjne tak dużego obiektu doprowadziło do roszady wśród orbit pozostałych naturalnych satelitów Neptuna, a w wyniku tego procesu najbardziej ucierpiała wspomniana Nereida, wypchnięta daleko ze swojego pierwotnego położenia.

Jak właściwie Tryton dostał się pod opiekę Neptuna? Aby tak duże ciało mogło zostać przechwycone grawitacyjne, musi utracić znaczną część swojej energii i zwolnić do prędkości pozwalającej sąsiedniej planecie na bezpośrednie oddziaływanie i przechwycenie obiektu. Nagłe wyhamowanie Trytona tłumaczy jedynie jego zderzenie z innym, masywnym obiektem pasu Kuipera. Niewykluczone także, że w czasie pobytu w owym obszarze Tryton posiadał niewielkie towarzyszące mu ciało, a w takim przypadku silne oddziaływanie Neptuna doprowadziło do dysocjacji jednego ze składników systemu binarnego, który został następnie przechwycony przez pole grawitacyjne planety. Co ciekawe, naukowcy prognozują, że w przyszłości Tryton zbliży się do swojej planety na tyle, że prawdopodobnie rozpadnie się on na niewielkie fragmenty, które utworzą wokół Neptuna pierścień nawet tak pokaźny, jak ten, który posiada Saturn!

Odmienna od pozostałych księżyców rotacja zdecydowanie wyróżnia Trytona. Jednak podobnie do  wspominanych wcześniej „dziwaków” Układu Słonecznego, wyróżnia go także inna, istotna cecha. Satelita ten jest jednym z nielicznych księżyców, na których występują pory roku. Oś obrotu Trytona ustawiona jest pod kątem 157 stopni w stosunku do osi obrotu Neptuna i pod kątem 130 stopni do płaszczyzny orbity tej planety. Taka konfiguracja sprawia, że jeden z biegunów globu zwrócony jest cały czas w kierunku Słońca. Co 82 lata, w miarę jak Neptun przesuwa się wokół gwiazdy macierzystej, bieguny zamieniają się pozycjami. Taka sytuacja prowadzi do okresowych zmian, związanych z poziomem oświetlenia biegunów. Podobnie jak na Ziemi, na księżycu tym występują więc pory roku. W czasie trytonowej zimy Voyager 2 zaobserwował na jednym z biegunów czapy lodowe z zamarzniętego azotu i metanu (głównych składników atmosfery tego księżyca). Stałe obserwacje pozwoliły zauważyć stopniowo postępujące zmiany m.in. w gęstości atmosfery i ciśnieniu jakie w niej panuje.

Fotografia wykonana przez sondę Cassini przedstawiająca tzw. tygrysie pasy (gejzery) na powierzchni Enceladusa.
Źródło: NASA/JPL/Space Science Institute

Księżycowe gejzery

Enceladus krąży wokół Saturna i choć nie jest jedynym księżycem, na którym obserwuje się pióropusze wodne (dostrzeżono je także na wspominanej wcześniej Europie), setki gejzerów występujących na jego powierzchni, czynią z niego jeden z najbardziej „wybuchowych” naturalnych satelitów Układu Słonecznego. Skąd się właściwie wzięły?

Już w czasie przelotu sondy  Voyager w pobliżu Enceladusa w latach 80. XX w., astronomowie zauważyli, że może on być aktywny geologicznie. Wskazywały na to przede wszystkim liczne pęknięcia i rozległe deformacje powierzchni, będące wynikiem działania złożonych procesów tektonicznych. Uwagę astronomów przyciągnęło także wysokie albedo globu. Odbija on prawie 100% padającego na niego światła, co czyni go w pewnym sensie najjaśniejszym (poza Słońcem) obiektem Układu Słonecznego. Jak się wkrótce okazało, wysokie albedo związane jest z lodem, który szczelnie pokrywa całą powierzchnię Enceladusa. Znikoma ilość pochłanianej przez atmosferę księżyca energii słonecznej sprawia, że najwyższe temperatury oscylują tam w granicach 200 stopni Celsjusza.

Pierwsze obserwacje pióropusza wodnego możliwe były dzięki sondzie Cassini, przelatującej w regionie księżyca w 2005 roku. Pomocny okazał się zainstalowany na pokładzie sondy magnetometr. Dzięki niemu możliwa była analiza fal wytwarzanych w czasie oddziaływania zjonizowanych cząsteczek i pola magnetycznego. Wkrótce naukowcy dowiedzieli się, że wyrzucany w przestrzeń gaz to para wodna – jej zjonizowane cząsteczki zostały wykryte przez wspominany instrument. Cassini miała także okazję na bezpośredni kontakt z wyrzuconymi w przestrzeń oparami, dzięki czemu z dużą dokładnością określono ich skład. Oprócz wody w stanie gazowym, odnaleziono tam także niewielkie ilości azotu cząsteczkowego, metanu oraz dwutlenku węgla.

Łączona analiza danych obrazowania, spektrometrii masowej i magnetosferyczna wskazały jasno, że obserwowane pióropusze emitowane są pod wysokim ciśnieniem z głębokich, podpowierzchniowych komór, przypominających występujące na Ziemi gejzery. Ich aktywność zależna jest od położenia Enceladusa względem Saturna. Para wodna i drobinki lodu wyrzucane są z prędkością ponad 400 m/s i podróżują nawet 1,5 tysiąca kilometrów ponad powierzchnię księżyca. Dzięki temu w materię zasilany jest jeden z pierścieni Saturna, w którym krąży Enceladus (pierścień E).

W czasie swoich przelotów wokół „wybuchowego” księżyca Cassini zbliżyła się do niego na odległość zaledwie 30 kilometrów! Możliwe było wówczas wykonanie szczegółowych fotografii, pozwalających na odtworzenie następujących po sobie kolejno procesów geologicznych, które zachodziły na Enceladusie w ciągu ostatnich milionów lat. W czasie jednego ze zbliżeń Cassini wykryła na południowym biegunie miejsce zdecydowanie cieplejsze niż obszary równikowe. Wkrótce odnaleziono tam lodowy wulkan. Astronomowie doszli do wniosków, że pod stosunkowo cienką powłoką lodu znajdować może się woda w stanie ciekłym – podobnie jak w przypadku Europy. Inne modele zakładają, że gejzery są efektem wzajemnego tarcia płyt lodowych, które przyczyniają się do sublimacji gazowej materii i jej szybkiego wyrzucania w przestrzeń pod wpływem wysokiego ciśnienia.

Nietypowy rozkład temperatury powierzchniowej Mimasa (po lewej) i Tetydy (po prawej) przypominający postać z gry Pac-Man.
Źródło: NASA/JPL-Caltech/GSFC/SWRI

Kosmiczny Pac-Man

Fani gier wideo z pewnością będą zachwyceni. Wielu słyszało już o niespotykanym księżycu Saturna, którego rozkład temperatury przypomina wyglądem żółtą kulkę – tytułową bohaterkę popularnej gry Pac-Man. Jednak niewielu wie, że wokół planety słynącej z posiadania ogromnych pierścieni krąży nie jeden, a dwa księżyce o tak niespotykanym rozkładzie temperatury. Ale zacznijmy od początku.

Mimas jest siódmym co do wielkości księżycem Saturna i jednocześnie najmniejszym znanym obiektem w Układzie Słonecznym zdolnym utrzymać sferyczny kształt, dzięki własnej grawitacji, pozostając w równowadze hydrostatycznej. Glob ten składa się w przewadze z lodu wodnego oraz niewielkiej ilości skał, na co wskazuje przede wszystkim jego mała gęstość. W czasie swojej podróży wokół Saturna Mimas wielokrotnie doświadczył zderzeń z innymi, mniejszymi obiektami, z których jeden był na tyle duży, aby pozostawić na powierzchni księżyca krater o średnicy ponad 130 kilometrów, co stanowi aż 35% średnicy całego satelity! To właśnie za sprawą tego krateru, noszącego imię słynnego astronoma Williama Herschela, Mimas porównywany jest często Gwiazdy Śmierci z Gwiezdnych Wojen, którą przypomina przede wszystkim wyglądem zewnętrznym. Ten niepozorny księżyc jest także przyczyną istnienia tzw. Przerwy Cassiniego w pierścieniach otaczających Saturna. Prawdopodobnie powstał w skutek absorpcji znajdujących się właśnie w tym rejonie materii i pyłu.

Mimas w towarzystwie pierścieni Saturna.
Źródło: NASA

Sonda Cassini w czasie jednego z przelotów w pobliżu Mimasa miała możliwość wykonania pomiarów temperatury jego powierzchni. Na podstawie zebranych w zakresie fal podczerwonych danych astronomowie stworzyli mapę temperatury, która wydała się im dosyć nietypowa. Nie dość, że nie obrazowała regularnego rozłożenia temperatury, tak jak wcześniej przypuszczano, to jeszcze wyglądem przypominała wspomnianego już Pac-Mana. Zarejestrowana temperatura waha się od -180 do -200 stopni, co nie jest zbyt dużą różnicą. Mimo wszystko wyraźnie sugeruje na spore różnice w budowie wewnętrznej tego satelity. Astronomowie doszli do wniosku, że wspominany już wcześniej krater Herschel, odpowiedzialny jest nie tylko za „filmowy” wygląd Mimasa, ale także za nietypowy rozkład jego temperatury powierzchniowej. W czasie zderzenia wytworzyła się energia cieplna zdolna do roztopienia części lodu pokrywającego księżyc. W krótkim czasie woda zamarła ponownie, jednak lód tym razem przybrał nieco bardziej zwartą formę, przyjmując zupełnie inne właściwości termiczne. Materia pokrywająca krater jest zdolna do szybszego wypromieniowania ciepła, przez co temperatury w tamtym regionie są nieco niższe.

Mimas jest z pewnością wyjątkowym księżycem, ale niestety nie jedynym w swoim rodzaju. Na orbicie Saturna krąży bowiem inny Pac-Man. Rok po wyjątkowym odkryciu, sonda Cassini dokonała kolejnego w czasie spektroskopowych obserwacji Tetydy w zakresie fal podczerwonych. Astronomowie zaskoczeni byli podwójnie –nie przypuszczano, iż zjawiska takie są rozpowszechnione także na innych globach, a w dodatku Tetyda, choć posiada lodową powierzchnię, pozbawiona jest tak dużego krateru jak ten obserwowany na Mimasie. Według wstępnych ustaleń, to sposób w jaki naładowane cząsteczki bombardują niskie szerokości geograficzne po stronie księżyca, skierowanej w kierunku ruchu orbitalnego Saturna, może być przyczyną tak dziwacznego rozkładu temperatury powierzchniowej. Wyjątkowe odkrycie sondy Cassini przelatującej w pobliżu Tetydy w 2011 roku zdecydowanie skomplikowało postrzeganie natury tego zjawiska. Astronomowie wciąż nie rozwikłali tajemnicy kosmicznego Pac-Mana.

Artykuł po raz pierwszy ukazał się w czasopiśmie Astronomia nr 34/kwiecień 2015.

Dodaj komentarz