gov-civil-vilareal.ptSådan laver du en måne af Neptun: Slå en anden måne VIRKELIG hårdt.
>Neptun er den fjerneste store planet fra Solen og vanskelig at studere. Selvom den er stor, omkring 50.000 kilometer i diameter, er den bare så langt væk, at der kan mangle detaljer. For helvede, selv at gå derhen, som vi gjorde med Voyager 2 i 1989, løste ikke alle dens mysterier.
Men det gav spor til et stort mysterium, der dukkede op senere: Hvad er der med Neptuns dinky moon Hippocamp?
det er en lillebitte måne, bare 35 km bred, og den blev opdaget ved et uheld! Ligesom de andre tre store planeter i det ydre solsystem, Neptun har ringe eller mere præcist ringbuer, som stykker af ringe. I 2013 ledte astronomen Mark Showalter efter sådanne buer i Hubble-billeder taget i midten af 2000'erne og brugte smart software, der omstillede billederne, så de hurtigt bevægelige buer ville fremstå stationære, så de let kunne sammenlignes i forskellige billeder.
Bare fordi han besluttede at anvende den samme software på objekter uden for ringene, der kredsede langsommere, og Hippocamp dukkede ud i billederne. Det er en sej historie, som jeg skrev om dengang.
Hubble -billede af Neptun (fra 2009) indsat i målestok med et billede af dets meget svagere måner og ringe. Kredit: NASA, ESA og M. Showalter (SETI Institute)
Hippocamp er så lille og svag, at Voyager ikke engang så, da den fløj forbi den gigantiske planet for 30 år siden (for at være retfærdig søgte Voyager ikke omhyggeligt efter måner så langt ude) og viser sig knap i Hubble -skud. Men det tog ikke lang tid, før der dukkede noget virkelig underligt op: Da astronomer beregnede dets kredsløbskarakteristika, fandt de, at dens bane kun ligger 12.000 km inde kredsløb om Proteus, en meget større måne formet som en rund (ish) kartoffel 400 km eller deromkring.
Det er et problem, fordi Neptuns system med måner er et rod og engang var meget mere rodet. En måne, der dannes, hvor Hippocamp er nu, burde ikke kunne eksistere der.
Her bliver tingene virkelig fede : Hippocamp kan være blevet født, da en komet bankede Proteus svært , og vragresterne kom derefter sammen igen for at danne Hippocamp !
Lad os skrue uret tilbage, åh, siger et par milliarder år. Neptun formodentlig med et system af måner; de fleste planeter gør. Men så satte katastrofen sig fast: Et kæmpe is-og-stenobjekt fra det ydre solsystem vandrede for tæt på Neptun. På en eller anden måde - forskellige ideer florerer - denne store krop blev fanget i kredsløb omkring Neptun. Vi kalder nu dette objekt Triton, og det er Neptuns største måne langt med 2.700 km i diameter.
En mosaik af Neptuns måne Triton skabt af Voyager 2 -billeder under en flyby i 1989. Bemærk de sorte striber nær bunden; tegn på geyserlignende udbrud og vind. Kredit: NASA/JPL/USGS
f*&% bal
De store spor om, at Triton var en fanget måne i stedet for at danne med Neptun er, at 1) dens bane er vippet i forhold til Neptuns ækvator (store måner, der lukker ind, skal bane på linje med deres planets ækvator), og b) dens bane er retrograd, bagud i forhold til de andre måner (og Neptuns spin). Måner, der dannes med deres planeter, bør have progradebaner, der bevæger sig i samme retning som deres planets spin (generelt er spinet mod uret set set ned fra nord). Triton er så stor, at hvis den dannede sig med Neptun, må den have flyttet prograde. Da det ikke gør det, må det ikke have dannet sig med det, så derfor skal det fanges.
Denne begivenhed forårsagede kaos i Neptun -systemet. Tritons bane var sandsynligvis oprindeligt meget elliptisk og blev mere cirkulær med tiden, da den interagerede gravitationsmæssigt med Neptun. Fysikken er lidt kompliceret , men tyngdekraften ved Triton rejser tidevand i Neptun, og det får Tritons bane til at skrumpe og blive mere cirkulær over tid (normalt får tidevandene måner til at bevæge sig udad, men det er kun for progradmåner som vores egen måne; Trtion er retrograd, så fysikken virker den anden vej, og den bevæger sig indad).
Banerne og størrelserne på Neptuns måner, herunder dens ringbuer. Banerne mellem Proteus og Hippocamp er ekstremt tætte. Kredit: NASA, ESA og A. Feild (STScI)
Da Triton slog sig ned, ville det have kastet de indre måner i Neptun i uorden. Disse måner var så forstyrrede i deres kredsløb, at de ville have smadret ind i hinanden og skabt en enorm ring med affald omkring Neptun. Med tiden samledes det til mindre måner, der kredsede om Neptun tæt inde i ringene.
Men denne historie om ødelæggelse er ikke helt færdig. Der er masser af iskolde kroppe derude forbi Neptun, i en region, vi kaldte Kuiperbæltet, og de kan påvirke de mindre måner. Det er sandsynligt, at de er blevet whacked og recoalesced igen og igen, siden de oprindeligt dannede milliarder af år siden.
Den eneste måne, der overlevede denne malstrøm, var Proteus. Det er den yderste og største af de indre måner. På grund af den samme gravitationsdans, der bevæger Triton indad mod Neptun, bevæger Proteus (er prograde) sig væk fra Neptun.
Men - og det er det store men - Proteus er uden for kredsløb om Hippocamp nu. Den udadgående migration af Proteus ville have flyttet den lige igennem Hippocamps bane, og det skulle have fået Hippocamp til enten at kollidere med Proteus og blive ødelagt, falde i Neptun og blive ødelagt eller helt blive skubbet ud af systemet. Uanset hvordan du skærer det, bør Hippocamp ikke være, hvor det er! Hvad laver den der?
Astronomerne, der studerede dette, fandt på en løsning: Engang efter at Triton blev en månen for Neptun, kom et Kuiperbælte -objekt ind og bankede Proteus. Dette blæste en enorm mængde affald af, og disse ting samledes til dannelse af Hippocampus, der kredsede om Neptun inde i Proteus kredsløb. Da den er så lille, kan Hippocampus ikke vandre udad (den hæver ikke store nok tidevand på Neptun), så den endte med at blive inde i kredsløbet om Proteus, og sådan er tingene i dag.
Jeg må sige, at det må have været en stor indflydelse på Proteus, at så meget vragrester ville få en måne over 30 km på tværs. Det ville efterlade et ganske krater ...
Et billede af Neptuns måne Proteus, taget af Voyager 2 i 1989. Det enorme krater Pharos kan ses øverst til højre. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill
... som vi tror vi ser! Under 1989 -passet af Voyager 2 tog det et billede af Proteus, der viser et uhyrligt krater ved navn Pharos, og det er hele 230 km bredt! Havde virkningen været meget hårdere, ville det have knust månen. Som det var, ville affaldet, der var blæst af, have været meget imponerende. Stor nok til at danne en helt anden måne, faktisk. Hippocamp.
Det er så sejt! Jeg elsker det, når en historie hænger sådan sammen. Alt fungerer logisk, selv når det starter med en underlig kendsgerning, der ikke passer.
Og jeg kan ikke forlade dette uden at nævne noget. Ved praksis vedtaget af International Astronomical Union , måner i Neptun skal være baseret på græske mytologiske væsener forbundet med vand eller Poseidon. Triton var f.eks. Havets sendebud (og søn af Poseidon). Proteus var også en søn af Poseidon i mange myter, men også en, der kunne ændre form efter behag (muligvis knyttet til ideen om, at havforholdene kan ændre sig meget hurtigt).
Det passer bestemt med det, vi ved! Disse måner har ændret form mange gange, herunder Proteus, og sidstnævnte gjorde det bestemt, da Pharos dannede sig. Det er en sjov lille tilfældighed.
charlie og chokoladefabrikken 2005
I øvrigt er Hippocamp et havmonster, der er den øverste halvdel af en hest og den nederste halvdel af en fisk. Det er sværere at passe med moderne viden om selve månen (den er for lille til at skelne dens form, selv med Hubble). Men det er stadig pænt.
Jeg finder alt dette fantastisk. Vi plejede at tro, at solsystemet stort set ser ud nu som det altid har gjort, men i de seneste år har vi fundet ud af, at det virkelig, virkelig ikke gør det. Måner bevæger sig frem og tilbage, planeter vandrer indad og udad fra Solen, og kæmpe påvirkninger omformer ikke kun disse kroppe, men gyder nye. Det er kun over vores korte levetid, at tingene virker stabile. På den lange skala er solsystemet lige så dynamisk og stormfuldt som havet.
