Japeto (luna)

Japeto () es una luna de Saturno. Es el 24 de las 83 lunas conocidas de Saturno. Con un diámetro estimado de 1.469 km, es la tercera luna más grande de Saturno y la undécima más grande del Sistema Solar. Llamada así por el titán Iapetus, la luna fue descubierta en 1671 por Giovanni Domenico Cassini.

Japeto, un cuerpo de densidad relativamente baja compuesto principalmente de hielo, alberga varias características distintivas e inusuales, como una sorprendente diferencia en la coloración entre su hemisferio anterior, que es oscuro, y el hemisferio posterior, que es brillante. así como una enorme cordillera ecuatorial que recorre las tres cuartas partes del camino alrededor de la luna.

Historia

Descubrimiento

Jápeto fue descubierto por Giovanni Domenico Cassini, un astrónomo francés nacido en Italia, en octubre de 1671. Lo había descubierto en el lado occidental de Saturno y trató de observarlo en el lado este algunos meses después, pero no tuvo éxito. Este fue también el caso al año siguiente, cuando pudo observarlo nuevamente en el lado occidental, pero no en el lado oriental. Cassini finalmente observó a Iapetus en el lado este en 1705 con la ayuda de un telescopio mejorado, encontrándolo dos magnitudes más tenue en ese lado.

Cassini supuso correctamente que Jápeto tiene un hemisferio brillante y un hemisferio oscuro, y que está bloqueado por mareas, manteniendo siempre la misma cara hacia Saturno. Esto significa que el hemisferio brillante es visible desde la Tierra cuando Japeto está en el lado occidental de Saturno, y que el hemisferio oscuro es visible cuando Japeto está en el lado este.

Etimología

Jápeto lleva el nombre del titán Jápeto de la mitología griega. El nombre fue sugerido por John Herschel (hijo de William Herschel, descubridor de Mimas y Encelado) en su publicación de 1847 Resultados de observaciones astronómicas realizadas en el Cabo de Buena Esperanza, en la que abogó por nombrar las lunas de Saturno después de los titanes, hermanos y hermanas del titán Cronos (a quien los romanos equiparaban con su dios Saturno).

El nombre tiene una variante en gran parte obsoleta, Japetus con una forma adjetival Japetian. Esto ocurre porque no había distinción entre las letras ⟨i⟩ y ⟨j⟩ en latín, y los autores las interpretaron de manera diferente.

Cuando se descubrió por primera vez, Iapetus estaba entre las cuatro lunas de Saturno etiquetadas como Sidera Lodoicea por su descubridor Giovanni Cassini en honor al rey Luis XIV (las otras tres eran Tethys, Dione y Rhea). Sin embargo, los astrónomos adoptaron la costumbre de referirse a ellos utilizando números romanos, siendo Japeto Saturno V. Una vez que se descubrieron Mimas y Encelado en 1789, el esquema de numeración se amplió y Iapetus se convirtió en Saturno VII. Con el descubrimiento de Hiperión en 1848, Jápeto se convirtió en Saturno VIII, que sigue siendo su designación numérica romana en la actualidad. Las características geológicas de Japeto generalmente llevan el nombre de personajes y lugares del poema épico francés La canción de Roldán.

Órbita

Vista lateral de la órbita (rojo) de Iapetus en comparación con las otras lunas grandes, mostrando su inclinación inusualmente alta

La órbita de Iapetus es algo inusual. Aunque es la tercera luna más grande de Saturno, orbita mucho más lejos de Saturno que la siguiente luna principal más cercana, Titán. Tiene también el plano orbital más inclinado de los satélites regulares; solo los satélites exteriores irregulares como Phoebe tienen órbitas más inclinadas. Debido a esta órbita lejana e inclinada, Japeto es la única luna grande desde la que los anillos de Saturno serían claramente visibles; desde las otras lunas interiores, los anillos estarían de canto y serían difíciles de ver. Se desconoce la causa de esta órbita tan inclinada; sin embargo, no es probable que la luna haya sido capturada. Una sugerencia para la causa de Iapetus' La inclinación orbital es un encuentro entre Saturno y otro planeta.

Formación

Por lo general, se cree que las lunas de Saturno se formaron a través de la acumulación conjunta, un proceso similar al que se cree que formó los planetas del Sistema Solar. A medida que se formaron los jóvenes gigantes gaseosos, fueron rodeados por discos de material que gradualmente se fusionaron en lunas. Sin embargo, un modelo propuesto sobre la formación de Titán sugiere que, en cambio, Titán se formó en una serie de impactos gigantes entre lunas preexistentes. Se cree que Iapetus y Rhea se formaron a partir de parte de los escombros de estas colisiones. Sin embargo, estudios más recientes sugieren que todas las lunas de Saturno en el interior de Titán no tienen más de 100 millones de años; por lo tanto, es poco probable que Iapetus se haya formado en la misma serie de colisiones que Rhea y todas las demás lunas en el interior de Titán y, junto con Titán, puede ser un satélite primordial.

Características físicas

La baja densidad de Japeto indica que se compone principalmente de hielo, con solo una pequeña cantidad (~20 %) de materiales rocosos.

A diferencia de la mayoría de las lunas grandes, su forma general no es esférica ni elipsoide, sino que tiene una cintura abultada y polos aplastados. Su cresta ecuatorial única (ver más abajo) es tan alta que distorsiona visiblemente la forma de Iapetus incluso cuando se ve desde la distancia. Estas características llevan a menudo a caracterizarlo con forma de nuez.

Iapetus tiene muchos cráteres y las imágenes de Cassini han revelado grandes cuencas de impacto, al menos cinco de las cuales tienen más de 350 km (220 mi) de ancho. El más grande, Turgis, tiene un diámetro de 580 km (360 mi); su borde es extremadamente empinado e incluye una escarpa de unos 15 km (9,3 mi) de altura. Se sabe que Iapetus soporta deslizamientos de tierra de largo recorrido o sturzstroms, posiblemente apoyados por deslizamiento de hielo.

Coloración bicolor

Imagen natural-color de Iapetus

La diferencia de color entre los dos hemisferios Iapetian es sorprendente. El hemisferio anterior y los lados son oscuros (albedo 0,03-0,05) con una ligera coloración marrón rojiza, mientras que la mayor parte del hemisferio posterior y los polos son brillantes (albedo 0,5-0,6, casi tan brillante como Europa). Así, la magnitud aparente del hemisferio posterior es de alrededor de 10,2, mientras que la del hemisferio anterior es de alrededor de 11,9, más allá de la capacidad de los mejores telescopios del siglo XVII. La región oscura se llama Cassini Regio, y la región brillante se divide en Roncevaux Terra al norte del ecuador y Zaragoza Terra al sur. Se cree que el material oscuro original provino del exterior de Japeto, pero ahora consiste principalmente en el retraso de la sublimación (evaporación) del hielo de las áreas más cálidas de la superficie de la luna, más oscurecidas por la exposición a la luz solar. Contiene compuestos orgánicos similares a las sustancias que se encuentran en los meteoritos primitivos o en las superficies de los cometas; Las observaciones terrestres han demostrado que es carbonoso y probablemente incluye cianocompuestos como polímeros de cianuro de hidrógeno congelados.

Las imágenes del orbitador Cassini, que pasó a menos de 1227 km (762 millas), muestran que tanto Cassini Regio como Terra's tienen muchos cráteres. La dicotomía de color de parches dispersos de material claro y oscuro en la zona de transición entre Cassini Regio y las áreas brillantes existe en escalas muy pequeñas, hasta la resolución de imagen de 30 metros (98 pies). Hay material oscuro que se llena en las regiones bajas y material claro en las laderas de los cráteres débilmente iluminadas que miran hacia los polos, pero no hay tonos de gris. El material oscuro es una capa muy delgada, de solo unas pocas decenas de centímetros (aproximadamente un pie) de espesor al menos en algunas áreas, según las imágenes de radar de Cassini y el hecho de que los impactos de meteoritos muy pequeños han perforado el hielo debajo.

Vista de Cassini Regio. Los grandes cráteres visibles incluyen Falsaron (a la izquierda), Turgis (a la izquierda y a la derecha del centro) y Ganelon (a la derecha inferior)

Debido a su lenta rotación de 79 días (igual a su revolución y la más larga del sistema de Saturno), Jápeto habría tenido la temperatura superficial diurna más cálida y la temperatura nocturna más fría del sistema de Saturno incluso antes del desarrollo del contraste de color.; cerca del ecuador, la absorción de calor por parte del material oscuro da como resultado temperaturas diurnas de 129 K (−144 °C) en la oscuridad Cassini Regio en comparación con 113 K (−160 °C) en las regiones brillantes. La diferencia de temperatura significa que el hielo se sublima preferentemente desde Cassini Regio y se deposita en las áreas brillantes y especialmente en los polos aún más fríos. En escalas de tiempo geológicas, esto oscurecería aún más Cassini Regio e iluminaría el resto de Iapetus, creando un proceso de fuga térmica de retroalimentación positiva de contraste cada vez mayor en el albedo, que terminaría con la pérdida de todo el hielo expuesto de Cassini Regio. Se estima que durante un período de mil millones de años a las temperaturas actuales, las áreas oscuras de Iapetus perderían alrededor de 20 metros (70 pies) de hielo por sublimación, mientras que las regiones brillantes perderían solo 10 cm (4 pulgadas), sin considerar el hielo transferido desde las regiones oscuras. Este modelo explica la distribución de áreas claras y oscuras, la ausencia de tonos de gris y la delgadez del material oscuro que cubre Cassini Regio. La redistribución del hielo se ve facilitada por la débil gravedad de Japeto, lo que significa que, a temperatura ambiente, una molécula de agua puede migrar de un hemisferio al otro en unos pocos saltos.

Sin embargo, sería necesario un proceso independiente de segregación de colores para iniciar la retroalimentación térmica. Se cree que el material oscuro inicial fueron escombros arrojados por meteoritos de pequeñas lunas exteriores en órbitas retrógradas y barridos por el hemisferio delantero de Jápeto. El núcleo de este modelo tiene unos 30 años y fue revivido por el sobrevuelo de septiembre de 2007.

Las regiones brillantes de Iapetus. Roncevaux Terra está en la parte superior (norte); Saragossa Terra con su prominente cuenca Engelier, la segunda más grande de Iapetus, está en la parte inferior.

Los desechos ligeros fuera de la órbita de Iapetus, ya sea liberados de la superficie de una luna por impactos de micrometeoritos o creados en una colisión, entrarían en espiral a medida que su órbita decae. Se habría oscurecido por la exposición a la luz solar. Una porción de cualquier material de este tipo que cruzó la órbita de Iapetus habría sido barrida por su hemisferio delantero, cubriéndolo; una vez que este proceso creó un contraste modesto en el albedo y, por lo tanto, un contraste en la temperatura, la retroalimentación térmica descrita anteriormente habría entrado en juego y exagerado el contraste. En apoyo de la hipótesis, los modelos numéricos simples de la deposición exógena y los procesos de redistribución del agua termal pueden predecir de cerca la apariencia de dos tonos de Iapetus. De hecho, se puede observar una sutil dicotomía de color entre los hemisferios anterior y posterior de Iapetus, siendo el primero más rojizo, en las comparaciones entre las áreas brillantes y oscuras de los dos hemisferios. En contraste con la forma elíptica de Cassini Regio, el contraste de color sigue de cerca los límites del hemisferio; la gradación entre las regiones de diferentes colores es gradual, en una escala de cientos de kilómetros. La próxima luna hacia el interior de Iapetus, Hyperion rotando caóticamente, también tiene un color rojizo inusual.

La reserva más grande de este material que cae es Phoebe, la más grande de las lunas exteriores. Aunque la composición de Phoebe es más cercana a la del hemisferio brillante de Iapetus que al oscuro, el polvo de Phoebe solo sería necesario para establecer un contraste en el albedo, y presumiblemente habría sido oscurecido en gran medida por la sublimación posterior. El descubrimiento de un tenue disco de material en el plano y justo dentro de la órbita de Phoebe se anunció el 6 de octubre de 2009, lo que respalda el modelo. El disco se extiende de 128 a 207 veces el radio de Saturno, mientras que Phoebe orbita a una distancia promedio de 215 radios de Saturno. Fue detectado con el Telescopio Espacial Spitzer.

Forma general

Las medidas triaxiales actuales de Japeto le dan unas dimensiones radiales de 746 km × 746 km × 712 km (464 mi × 464 mi × 442 mi), con un radio medio de 734,5 ± 2,8 km (456,4 ± 1,7 mi). Sin embargo, estas medidas pueden ser inexactas en la escala de kilómetros, ya que toda la superficie de Iapetus aún no ha sido fotografiada con una resolución lo suficientemente alta. El achatamiento observado sería consistente con el equilibrio hidrostático si Iapetus tuviera un período de rotación de aproximadamente 16 horas, pero no es así; su período de rotación actual es de 79 días. Una posible explicación de esto es que la forma de Iapetus se congeló por la formación de una gruesa corteza poco después de su formación, mientras que su rotación continuó disminuyendo después debido a la disipación de las mareas, hasta que quedó bloqueada por las mareas.

Cresta ecuatorial

Cierre de la cresta ecuatorial

Otro misterio de Japeto es la cordillera ecuatorial que corre a lo largo del centro de Cassini Regio, de unos 1.300 km (810 mi) de largo, 20 km (12 mi) de ancho y 13 km (8,1 mi) de alto. Se descubrió cuando la nave espacial Cassini tomó una imagen de Iapetus el 31 de diciembre de 2004. Los picos de la cordillera se elevan más de 20 km (12 mi) por encima de las llanuras circundantes, lo que las convierte en algunas de las montañas más altas del Sol. Sistema. La cresta forma un sistema complejo que incluye picos aislados, segmentos de más de 200 km (120 mi) y secciones con tres crestas casi paralelas. Dentro de las regiones brillantes no hay cresta, pero hay una serie de picos aislados de 10 km (6,2 mi) a lo largo del ecuador. El sistema de crestas tiene muchos cráteres, lo que indica que es antiguo. La prominente protuberancia ecuatorial le da a Iapetus una apariencia de nuez.

No está claro cómo se formó la cresta. Una dificultad es explicar por qué sigue el ecuador casi a la perfección. Existen al menos numerosas hipótesis actuales, pero ninguna de ellas explica por qué la cordillera está confinada a Cassini Regio. Las teorías incluyen que la cresta es un remanente de Iapetus' forma achatada durante su vida temprana, que fue creado por el colapso de un sistema de anillos, que fue formado por material helado que brotaba de Iapetus' interior, o que es el resultado de un vuelco convectivo.

Exploración

Jápeto ha sido fotografiado varias veces desde distancias moderadas por el orbitador Cassini. Sin embargo, su gran distancia de Saturno dificulta la observación cercana. Cassini realizó un sobrevuelo cercano dirigido, a un alcance mínimo de 1227 km (762 mi), el 10 de septiembre de 2007.

En la cultura popular

El monolito que aparece durante el clímax de la novela 2001: A Space Odyssey de Arthur C. Clarke de 1968 se encuentra en Iapetus.

Un equipo de científicos explora Iapetus en The Saturn Game, una novela de ciencia ficción de Poul Anderson (1981).

Jápeto también es el escenario de la historia de la escritora checa Julie Nováková 'La larga noche de Iapetan', publicada en la edición de noviembre de 2020 de la revista de ciencia ficción de Asimov.