gov-civil-vilareal.ptHvordan lage en måne av Neptun: Slå en annen måne VIRKELIG hardt.
>Neptun er den lengste store planeten fra solen, og vanskelig å studere. Selv om den er stor, omtrent 50 000 kilometer i diameter, er den bare så langt unna at detaljer kan mangle. Pokker, selv å dra dit, som vi gjorde med Voyager 2 i 1989, løste ikke alle mysteriene.
Men det ga ledetråder til et stort mysterium som dukket opp senere: Hva er greia med Neptuns dinky moon Hippocamp?
Det er en liten måne, bare 35 km bred, og den ble oppdaget ved et uhell! Som de tre andre store planetene i det ytre solsystemet, Neptun har ringer , eller mer nøyaktig ringbuer, som ringstykker. I 2013 var astronomen Mark Showalter på jakt etter slike buer i Hubble-bilder tatt på midten av 2000-tallet, og brukte smart programvare som ombildet bildene slik at de raskt bevegelige buer ville fremstå som stasjonære, slik at de lett kunne sammenlignes i forskjellige bilder.
Bare fordi han bestemte seg for å bruke den samme programvaren på objekter utenfor ringene, som kretset langsommere, og Hippocamp dukket opp i bildene. Det er en kul historie, som jeg skrev om den gangen.
Hubble -bildet av Neptun (fra 2009) innfelt i målestokk med et bilde av de mye svakere måner og ringer. Kreditt: NASA, ESA og M. Showalter (SETI Institute)
Hippocamp er så liten og svak at Voyager ikke engang så da den fløy forbi den gigantiske planeten for 30 år siden (for å være rettferdig, så Voyager ikke nøye etter måner så langt ute), og dukker knapt opp i Hubble -skuddene. Men det tok ikke lang tid før noe virkelig rart dukket opp: Da astronomer beregnet banens kjennetegn, fant de at bane ligger bare 12 000 km innsiden bane til Proteus, en mye større måne formet som en rund (ish) potet 400 km eller så på tvers.
Det er et problem, fordi Neptuns system med måner er et rot, og en gang var mye mer rotete. En måne som dannes der Hippocamp er nå, burde ikke kunne eksistere der.
Her blir ting veldig kult : Hippocamp kan ha blitt født da en komet banket Proteus hard , og ruskene kom deretter sammen igjen for å danne Hippocamp !
La oss snu klokken tilbake, oh, si, noen milliarder år. Neptun dannet sannsynligvis med et system av måner; de fleste planeter gjør det. Men så satte katastrofen seg fast: Et stort is-og-steinobjekt fra det ytre solsystemet vandret for nær Neptun. En eller annen måte - forskjellige ideer florerer - denne store kroppen ble fanget i bane rundt Neptun. Vi kaller dette objektet nå for Triton, og det er Neptuns største måne uten tvil 2700 km i diameter.
En mosaikk av Neptuns måne Triton laget av Voyager 2 -bilder under en flyby i 1989. Legg merke til de svarte stripene nær bunnen; bevis på geyserlignende utbrudd og vind. Kreditt: NASA/JPL/USGS
De store ledetrådene om at Triton var en fanget måne i stedet for å danne med Neptun er at 1) dens bane er vippet i forhold til Neptuns ekvator (store måner som lukker seg inn bør bane på linje med planetens ekvator), og b) dens bane er retrograd, bakover sammenlignet med de andre måner (og Neptuns spinn). Måner som dannes med planetene deres bør ha progradebaner, som beveger seg i samme retning som planetens spinn (generelt snurres det mot klokken sett ned fra nord). Triton er så stor at hvis den dannet seg med Neptun, må den ha flyttet prograde. Siden den ikke gjør det, må den ikke ha dannet seg med den, så derfor må den fanges.
the Martian (Weir-roman)
Denne hendelsen forårsaket kaos i Neptun -systemet. Tritons bane var sannsynligvis i utgangspunktet svært elliptisk, og ble mer sirkulær med tiden da den samhandlet gravitasjonelt med Neptun. Fysikken er litt komplisert , men tyngdekraften til Triton øker tidevannet i Neptun, og det får Tritons bane til å krympe og bli mer sirkulær over tid (vanligvis tidevann får månene til å bevege seg utover, men det er bare for prograde måner som vår egen måne; Trtion er retrograd så fysikken fungerer den andre veien, og den beveger seg innover).
Banene og størrelsene til Neptuns måner, inkludert ringbuer. Banene til Proteus og Hippocamp er ekstremt nære. Kreditt: NASA, ESA og A. Feild (STScI)
Etter hvert som Triton slo seg ned, ville det ha kastet Neptuns indre måner i uorden. Disse måner var så forstyrret i banene deres at de ville ha knust inn i hverandre og skapt en stor ring med rusk rundt Neptun. Over tid samlet det seg til mindre måner som kretset rundt Neptun tett inne i ringene.
Men denne fortellingen om ødeleggelse er ikke helt ferdig. Det er mye av iskalde kropper der ute forbi Neptun, i en region vi kalte Kuiperbeltet, og de kan påvirke de mindre måner. Det er sannsynlig at de har blitt hakket og gjentatt igjen siden de opprinnelig dannet milliarder av år siden.
Den eneste månen som overlevde denne malstrømmen var Proteus. Det er den ytterste og største av de indre måner. På grunn av den samme gravitasjonsdansen som beveger Triton innover mot Neptun, beveger Proteus (er prograde) seg bort fra Neptun.
Men - og dette er det store men - Proteus er utenfor bane til Hippocamp nå. Den ytre migrasjonen av Proteus ville ha flyttet den rett gjennom Hippocamps bane, og det burde ha fått Hippocamp til å kollidere med Proteus og bli ødelagt, falle ned i Neptun og bli ødelagt eller blitt kastet ut av systemet helt. Uansett hvordan du skjærer det, bør Hippocamp ikke være der det er! Hva gjør det der?
Astronomene som studerte dette, fant en løsning: En gang etter at Triton ble en måne til Neptun, kom et Kuiperbelt -objekt inn og banket Proteus. Dette blåste av en enorm mengde rusk, og disse tingene samlet seg for å danne Hippocampus i bane rundt Neptun inne i bane til Proteus. Siden den er så liten, kan ikke Hippocampus vandre utover (den øker ikke stort nok tidevann på Neptun), så den endte med å holde seg inne i bane til Proteus, og slik er ting i dag.
Jeg må si at det må ha vært en stor innvirkning på Proteus at så mye rusk ville gjøre en måne over 30 km på tvers. Det ville etterlate et ganske krater ...
en million måter å dø på i vestens foreldreguide
Et bilde av Neptuns måne Proteus, tatt av Voyager 2 i 1989. Det enorme krateret Pharos kan sees øverst til høyre. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill
... som vi tror vi ser! Under passet i 1989 av Voyager 2 tok det et bilde av Proteus som viser et uhyrlig krater som heter Pharos, og det er hele 230 km bredt! Hadde virkningen vært mye hardere ville det ha knust månen. Som det var, ville ruskene som blåste av vært veldig imponerende. Stor nok til å danne en helt annen måne, faktisk. Hippocamp.
Det er så kult! Jeg elsker det når en historie henger sammen på denne måten. Alt fungerer logisk, selv når det starter med et merkelig faktum som ikke passer.
Og jeg kan ikke forlate dette uten å nevne noe. Ved praksis vedtatt av International Astronomical Union , måner i Neptun må være basert på greske mytologiske vesener knyttet til vann eller Poseidon. Triton var for eksempel havets sendebud (og sønn av Poseidon). Proteus var også en sønn av Poseidon i mange myter, men også en som kunne endre form etter ønske (muligens knyttet til ideen om at havforholdene kan endre seg veldig raskt).
Det passer absolutt med det vi vet! Disse måner har endret form mange ganger, inkludert Proteus, og sistnevnte gjorde det sikkert da Pharos dannet seg. Det er en morsom liten tilfeldighet.
Forresten, Hippocamp er et sjømonster som er den øvre halvdelen av en hest og den nedre halvdelen av en fisk. Det er vanskeligere å passe med moderne kunnskap om månen selv (den er for liten til å skjelne formen selv med Hubble). Men det er fortsatt pent.
Jeg synes alt dette er fantastisk. Vi pleide å tro at solsystemet stort sett ser ut nå som det alltid har gjort, men de siste årene har vi funnet ut at det virkelig ikke gjør det. Måner beveger seg frem og tilbake, planeter vandrer innover og utover fra solen, og gigantiske påvirkninger omformer ikke bare disse kroppene, men gyter nye. Det er bare over vår korte levetid at ting virker stabilt. På lang skala er solsystemet like dynamisk og stormfullt som havet.
