Iapetus: Tiefgefroren in seiner Jugendzeit

Bynaus

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Ich favorisiere die These, dass das dunkle Material herangeweht wurde.

Um das klarzustellen: das vermute ich auch (soweit ich informiert bin, favorisiert man Impakte auf Phoebe als Quelle des dunklen Materials, das im übrigen auch Hyperion teilweise bedeckt). Es ist aber auch klar, dass dies nicht die ganze Erklärung sein kann: siehe die eben nicht hemisphärische Verteilung des dunklen Materials auf der Oberfläche.

Im Prinzip lässt sich das so erklären, dass dunklere Stellen auf dem Mond sich im Sonnenlicht stärker erhitzen. Dann verdampft an dieser Stelle das (helle) Eis eher und schlägt sich an einer anderen Stelle, wo die Oberfläche heller und damit kühler ist, nieder. Mit der Zeit verstärkt sich dieser Effekt, helle Flecken werden immer heller, dunkle immer dunkler. Dass sich an den Polen eine weisse Kappe bildet, ist naheliegend, denn dort fällt das Licht der Sonne flacher ein und damit ist es dort ohnehin kühler: ein Wassermolekül, das mitten in der Cassini-Region verdampft, wird sich wohl dort irgendwo wieder niederlassen. Auch das Ausgreifen der dunklen Region lässt sich erklären. Je dunkler nämlich die Cassini-Region wird, desto mehr verdampfen auch mal ab und zu die dunklen Partikel. An den Polen haben sie keine Chance, zu bestehen (weil es dort immer so kalt ist, dass das Eis auf jeden Fall dominiert), entlang des Äquators jedoch können sie sich langsam ausbreiten. Wartet man noch viele Jahrmilliarden, wäre Iapetus wohl dunkel um "den Bauch herum", und eisig hell an den Polen.
 

Water

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Scheint so.

Stünde dann "nur" noch die Frage im Raum, ob (und wenn ja - wie) die Schicht regelmäßig erneuert wird.

Auf den Bildern sind ja nur einige winzige, weiße Einschlagskrater zu sehen. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass die Krater regelmäßig von neuem Material bedeckt werden müssen, da sonst wesentlich mehr (und größere) weiße "Einschlags-Flecken" sichtbar sein müssten.

Warum "regelmäßig"? Wäre nicht auch "einmalig" denkbar?

Bei genauer Betrachtung der Fotos scheint mir einiges gegen die "Flug durch die Wolke" Theorie zu sprechen.
Auf diesem Foto http://www.raumfahrer.net/news/images/iapetus1009_trailingside_big.jpg ist der Rand des großen Einschlagkraters (im Bild-Südwesten) auf der falschen Seite mit dunklem Material bedeckt. Meines Erachtens nach müssten nämlich die gegenüberliegenden (links) Kraterwände schwarz sein. Gleiches ist auch an anderen Stellen zu beobachten, so z.B. auf Zwölf Uhr, d.h. im Bild-Norden sind mehrere relativ kleine Krater zu sehen auf denen das schwarze Material sich nicht da befindet wo man es nach der "Flug durch die Wolke" Theorie erwarten würde.
Oder unterliege ich hier einer optischen Täuschung?

Gruß Water
 

Joerschi

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@ Water

Eine einmalige Einwirkung (in ferner Vergangenheit) des dunklen Materials würde ich eher verneinen. Wie schon gesagt, sonst würden größe Impakte aus den letzten xxx-Millionen Jahren durch weiße Krater deutlich sichtbar sein. Es sollte also ein Erneuerungsmechanismus existieren.

Die Geschichte mit den "auf-der-falschen-Seite-der-Kraterränder" abgelagertem Material ist auf jeden Fall interessant. Möglicherweise sorgt ein weiterer (aber zugleich nicht so schwerwiegender) Mechanismus dafür, dass ein wenig Material auch an anderen Stellen abgelagert wird. Da es sich nur um ganz wenig Material handelt, kann z.B. eine weitere potentielle (aber sehr kleine) Wolke für diesen Effekt sorgen.
Um mal wild zu spekulieren:
1. Vielleicht wurde Phoebe in verschiedenen Zeitabständen nicht nur von einem, sondern mehreren Projektilen getroffen. Da Phoebe eine relativ hohe Eigenrotation besitzt (9,5 h) könnte sich dadurch eine kleinere Impaktwolke an anderer Stelle gebildet haben. Die neuen Ablagerungen könnten z. B. daher stammen.
2. Die "große" exisitierende Quelle des dunklen Materials (sehen wir es der Einfachheit halber mal als Wolke an) könnte durch gravitative Einwirkungen einen Teil seiner Materie verloren haben, welche sich jetzt auf anderen "Bahnen" bewegt.
3. Übrigens würde ich bei einigen dieser angesprochenen Krater auch einen Schatten, der sich als dunkles Material "getarnt" hat, nicht vollkommen ausschließen. Ist auf den Bildern imo nicht 100%ig klar zu erkennen...

Viele Grüße
Joerschi
 
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Bynaus

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Ich habe auch das Gefühl, die dunklen Kraterwände würden durch Schatten gebildet.

Zu dieser Wolke: von einer "Wolke" zu sprechen ist irreführend, weil man sich dann ein begrenztes Objekt im All vorstellt. Besser wäre es, sich eine konstante, aber sehr flüchtige Scheibe von Teilchen vorzustellen, die von Phoebe aus konstant nachgefüllt wird. Die Teilchen in der Scheibe verlieren durch den Lichtdruck der Sonne (sog. Pointing-Robertson-Drag) an Bahnenergie und "spiralen" nach Innen. In Simulationen wird dabei etwa ein Drittel von Iapetus aufgenommen, ein Fünftel von Hyperion, der Rest landet auf Titan (weiter nach Innen kommen die Teilchen nicht, weil sie alle von Titan aufgenommen werden). So werden Iapetus und Hyperion langsam "besprayt", wobei sich auf Hyperion aufgrund dessen unregelmässiger Rotation keine bevorzugte Richtung (keine helle / dunkle Hemisphäre) ausgebildet hat (im Gegensatz zu Iapetus). Auf Iapetus (und auch auf Hyperion) spielen dann die von mir angesprochenen Konzentrations-Prozesse eine Rolle, um die dunklen / hellen Regionen in eine Form zu bringen, die man tatsächlich beobachtet.

Ich denke, mit diesem Modell (das nicht von mir stammt) lassen sich alle beobachteten Fakten konsistent erklären.
 

Mahananda

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Hallo,

die Krater in der Umgebung des Bassins haben ebenfalls eine dunkle Bedeckung der Südseite. Die nördlichen Abhänge des Walls in Richtung Äquator weisen eine vergleichbare Bedeckung auf wie die Hänge im Innern des Bassins. Es sieht nicht nach Schattenwurf aus.

Im nordwestlichen Teil der Oberfläche befinden sich einige sehr schmale dunkle Streifen, die fast parallel zum Äquator verlaufen. Es ist schwer auszumachen, ob das tektonische Bruchlinien sind, die mit dem dunklen Material "zugeweht" worden sind, oder ob größere Brocken während des Anflugs zerbröselt sind und diese Linien gebildet haben.

An eine scheibenförmige Teilchenwolke habe ich auch schon gedacht. Merkwürdig nur, dass die Querung genau in der Äquatorebene stattgefunden hat. Iapetus und Phoebe haben völlig verschiedene Bahnneigungen, so dass hier ein seltener Zufall vorzuliegen scheint, wenn Phoebe tatsächlich die Quelle des dunklen Materials gewesen ist.

Viele Grüße!
 

Bynaus

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Merkwürdig nur, dass die Querung genau in der Äquatorebene stattgefunden hat.

Sie findet immer noch statt - diese "Querung" ist kein Einzelereignis, sondern ein kontinuierlicher Prozess. Iapetus hat tatsächlich eine starke Bahnneigung. Trotzdem dürfte die Eigenbewegung der Teilchen gegenüber Iapetus so klein sein, dass es keine Rolle spielt - so wie die Schneeflocken aus dem Auto gesehen immer senkrechter von vorn kommen, je schneller es fährt, so kommen wohl auch die Teilchen von Phoebe praktisch "senkrecht" von vorn - man bedenke z.B., dass Phoebe Saturn rückläufig umkreist.
 

Mahananda

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Hallo Bynaus,

von "vorn" kommen die Teilchen schon, aber müssten dann die "Niederschläge" nicht gleichmäßiger auf der führenden Hemisphäre verteilt sein, wenn es sich um einen kontinuierlichen Prozess handelt?

Viele Grüße!
 

Bynaus

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Nicht, wenn du den Konzentrationsprozess durch Evaporation/Kondensation in Betracht ziehst, den ich beschrieben habe. Der führt dazu, dass der Mond immer "scheckig" bleiben wird, wobei die Vorderseite immer mehr "Schecken" als die Rückseite aufweisen wird.

Ich merke gerade, dass "senkrecht von vorn" keine besonders glücklich Formulierung ist. "waagrecht" wäre besser. Naja, immerhin hat man mich verstanden... ;)
 

Mahananda

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Hallo Bynaus,

das bedeutet also, dass der Konzentrationsprozess schneller verlaufen muss als Material nachströmt, da sonst die Polregionen stärker "verschmutzt" wären als zu beobachten ist. Lässt sich die Geschwindigkeit beider Prozesse irgendwie abschätzen bzw. berechnen, um ggf. den Zeitpunkt des Einsetzens des Zustroms zu bestimmen? Auf den neuesten Bildern sind nur einige wenige kleine Impakte in der Cassini-Region auszumachen, die die dunkle Schicht durchschlagen haben, so dass diese Schicht allenfalls einige wenige Millionen Jahre alt sein kann. Auch die Ränder sind noch ziemlich scharf begrenzt, so dass der Konzentrationsprozess noch nicht lange wirksam gewesen sein kann. Gibt es dazu schon einige Erkenntnisse?

Viele Grüße!
 

Bynaus

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Ich würde denken, dass Konzentrations- und Nachfüllprozess beide bis heute andauern. Aber du hast recht, der Konzentrationsprozess muss global schneller ablaufen als der Nachfüllprozess. In diesem Fall ist es natürlich auch nicht erstaunlich, dass das Produkt des Konzentrationsprozesses (nämlich z.B. die dunkle "Cassini Region") jung erscheint. Beide Prozesse sind aber sehr langsam - es könnte ja gut sein, dass dieser kleine Impakt erst wenige Jahrzehnte alt ist. Ich kann dir aber keine Angaben darüber machen, wie schnell dieser Konzentrationsprozess genau abläuft.
 

Joerschi

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Interessantes Bild und gute Idee, Iapetus Oberfläche in 3D darzustellen.

Leider nur sehr schlechte Qualität, die 3D-Brille mag nicht wirklich lange auf der Nase verharren wollen :) (wegen des "Geistes").
Ich habe daher grad mal selbst ein 3D-Bild vom Äquatorwulst gefertigt, weiß aber nicht, wie ich es direkt zum Anschauen hochladen kann. Geht sowas überhaupt?
 

Bynaus

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Von der Sonne meinst du. Ja, er taut nicht mehr auf, aber darum geht es hier ja nicht. Sondern darum, wie dieser Mond seine abgeflachte Form aus seiner "Jugendzeit" (als er noch maximal 16 Stunden für eine Rotation um die eigene Achse brauchte) beibehalten konnte.
 
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