Saturn überraschte Wissenschaftler, indem er seine Energieausgabe änderte

Astronomen, die hoffen, Licht zu bekommen, wie Saturns "seltsamer" Mond Iapetus sich im Laufe der Zeit entwickelte, nehmen Hinweise aus der Klimaforschung von eisigen Oberflächen genau hier auf der Erde.

Iapetus 'bizarres, zweifarbiges Aussehen - mit einer dunklen Seite und einer hellen Seite - hat die Astronomen verwirrt, seit der Mond 1671 von Giovanni Domenico Cassini entdeckt wurde. Um besser zu verstehen, wie dieser seltsame Saturnmond entstand und sich entwickelte, studieren Forscher jetzt die Temperaturvariation über die verschiedenen Oberflächen von Iapetus durch Messung der Mikrowellenemissionen des Mondes.

Frühere Studien mit Daten der Cassini-Sonde der NASA deuten darauf hin, dass das wandernde Eis die Hälfte des Iapetus reflektierend und hell macht, während die andere Seite von Staub und Dunkelheit bedeckt ist.

"Was Iapetus ungewöhnlich macht, ist die Tatsache, dass eine Seite dunkel und die andere Seite hell ist", sagte Paul Ries, Doktorand an der Universität von Virginia und Forscher am National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Es hat ein paar Versuche gegeben, die Temperaturschwankungen über die Oberfläche zu betrachten, aber niemand hat tatsächlich eine Rotationslichtkurve gemacht. Ich habe versucht, etwas Kontinuierliches zu bekommen, um die thermischen Variationen zu betrachten."

Ries hat dazu die von Iapetus erzeugte Lichtmenge und das Mikrowellenemissionsmuster gemessen. Im Wesentlichen sind die meisten Objekte im Sonnensystem schwarze Körperobjekte, die die gesamte Strahlung absorbieren, die sie trifft, erklärte er. [Fotos von Saturns Monden]

"Sie folgen diesem Emissionsmuster, das eine Planck-Kurve genannt wird, und wenn Sie zu längeren Wellenlängen - Infrarot zu Radio - gehen, haben Sie sinkende Emissionen", sagte Ries gegenüber ProfoundSpace.org.

Aber Ries 'Beobachtungen von Iapetus zeigten ein ganz anderes und unerwartetes Muster.

"Was ich fand, war, dass die Emissionen flach waren, was bedeutet, dass, wenn man von einer Radiowellenlänge zur anderen geht, die Emissionen gleich sind, wenn man erwartet, dass sie sinken", sagte Ries. "Was dem entspricht, ist eine sehr steile Aufnahme. Ich habe erwartet, etwas zu finden, aber ich habe nicht erwartet, etwas ganz so starkes zu finden."

Um seine Modelle von Iapetus zu verbessern, schaute Ries ein wenig näher nach Hause, bei früheren Studien, die Mikrowellenemissionen und Temperatursignale von unserem eigenen Planeten maßen.

"Es stellt sich heraus, dass es in der Klimaforschung viel Arbeit gibt, die Radioemissionen von der Erde in einem weiten Wellenlängenbereich zu modellieren", sagte Ries. "Dies ist wichtig für die Astronomen, weil sie transparente Wellenlängen haben, in denen Sie nicht zu viel Interferenz durch die Atmosphäre haben. Mein Gedanke war: Warum nicht versuchen, die eisigen Oberflächen auf der Erde zu verwenden, um eisige Oberflächen an Körpern zu modellieren das äußere Sonnensystem? "

Landflächen auf der Erde folgen meist der Planck-Kurve, und Wissenschaftler sind in der Lage, Mikrowellenemissionen ohne große Probleme in Temperatursignale zu übersetzen, erklärte er. Aber, es gibt zwei Hauptkomplikationen: Ozeane und Eis.

"Der Salzgehalt verändert die Mikrowellenemissionseigenschaften von Ozeanen", sagte Ries. "Das andere Gebiet von Interesse sind eisige Oberflächen, die je nach Eisstruktur variieren können. Wenn es zum Schmelzen kommt, ändert sich die Signatur drastisch. Deshalb haben Klimaforscher umfangreiche Studien zu Emissionsgradschwankungen im Mikrowellenspektrum durchgeführt."

Aber Eis auf der Erde verhält sich anders als Eis im Weltraum, besonders wenn es in flüssiges Wasser schmilzt, fügte er hinzu.

"Sie können kein flüssiges Wasser auf einem Körper ohne Atmosphäre haben, was wir von Iapetus halten", sagte Ries. "Wenn Gas da ist, hängt es nicht lange herum. Das gilt für die meisten eisigen Körper im äußeren Sonnensystem, wie zum Beispiel Objekte im Kuipergürtel. Man erwartet nicht, dass sie eine Atmosphäre haben, also gibt es keine Flüssigkeit Wasser beteiligt. "

Ries führt diese Einschränkungen in sein Modell ein und plant auch zu untersuchen, wie sich die Größe der Eiskörner und deren Verteilung auf die Mikrowellenemissionen eines Körpers auswirkt.

Dennoch stellt die Forschung einen neuartigen Ansatz dar, den Ries auf das Studium anderer Himmelskörper wie der Monde um Jupiter, Asteroiden und anderer Objekte im Kuipergürtel, einer Zone jenseits der Neptunbahn, hofft.

"Im speziellen Fall von Iapetus kann es helfen, zu klären, was in seiner Entstehung und Entwicklung vor sich geht", sagte Ries. "Iapetus hat sicherlich einige seltsame Dinge, die erklärt werden müssen, also ist dies potentiell sehr interessant für die Zukunft. Aber schließlich würde ich gerne Beobachtungen des äußeren Sonnensystems machen - des Kuipergürtels und darüber hinaus."