Japetus (Mond)

VIII Iapetus
Iapetus, aufgenommen von Cassini am 8. September 2007 aus 75.000 km Entfernung
Zentralkörper	Saturn
Eigenschaften des Orbits
Große Halbachse	3.561.300 km
Periapsis	3.460.600 km
Apoapsis	3.662.000 km
Exzentrizität	0,02828
Bahnneigung	7,52°
Umlaufzeit	79,33 Tage
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit	3,26 km/s
Physikalische Eigenschaften
Albedo	0,04 bis 0,5
Scheinbare Helligkeit	Mittelwert: 10,0 mag
Mittlerer Durchmesser	1436 km
Masse	1,6 × 1021 kg
Oberfläche	6.700.000 km²
Mittlere Dichte	1,27 g/cm³
Siderische Rotation	79,33 Tage
Achsneigung	0°
Fallbeschleunigung an der Oberfläche	0,2553 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	606 m/s
Entdeckung
Entdecker	Giovanni Cassini
Datum der Entdeckung	25. Oktober 1671
Anmerkungen	Einfach gebundene Rotation. Die Bahnneigung bezieht sich auf die Laplaceebene.

Iapetus oder Japetus (auch Saturn VIII) ist der drittgrößte Mond des Planeten Saturn.

Entdeckung

Iapetus wurde am 25. Oktober 1671 von Giovanni Cassini entdeckt.

Benannt wurde der Mond nach dem Titanen Iapetos aus der griechischen Mythologie. Der Name „Iapetus“ und weiterer sieben Saturnmonde wurde von Wilhelm Herschels Sohn, dem Astronomen John Herschel, in einer 1847 erschienenen Veröffentlichung „Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope“ vorgeschlagen.

Bahneigenschaften

Iapetus umkreist Saturn in einem mittleren Abstand von 3.561.300 km mit gebundener Rotation in 79 Tagen, 7 Stunden und 55 Minuten. Die Bahn weist eine Exzentrizität von 0,0283 auf und ist 7,52° gegenüber der Laplaceebene geneigt, die in dieser Entfernung vom Saturn etwa 14,8° gegen die Äquatorebene geneigt ist.^[1] Iapetus ist neben dem Mond Phoebe der einzige große Saturnmond, dessen Bahn eine signifikante Neigung aufweist. Von allen großen Monden über 500 km Durchmesser im Sonnensystems ist er derjenige mit der größten Bahnneigung (mit Ausnahme des irregulären Neptunmondes Triton, der retrograd den Planeten umläuft), der größten Halbachse und der längsten Umlaufzeit.

Aufbau und physikalische Eigenschaften

Iapetus hat einen mittleren Durchmesser von 1436 km. Seine geringe Dichte von 1,27 g/cm³ weist darauf hin, dass er fast vollständig aus Wassereis mit geringen Anteilen an silikatischem Gestein aufgebaut ist. Die Rotationsachse ist um 14,84° aus der Senkrechten geneigt.

Iapetus' Oberfläche kann anhand ihrer Verfärbung in zwei deutlich verschiedene Regionen unterteilt werden. Die führende Hemisphäre ist mit einer Albedo von 0,03 bis 0,05 sehr dunkel und rötlich gefärbt. Die dunkle Region hat nach dem Entdecker den Namen Cassini Regio erhalten. Die folgende Hemisphäre ist mit einer Albedo von 0,5 so hell wie der Jupitermond Europa, sie wurde Roncevaux Terra getauft. Der Helligkeitsunterschied ist so auffällig, dass Cassini berichtete, den Mond mit seinem Teleskop nur auf einer Seite von Saturn beobachten zu können. Wandte der Mond der Erde die dunkle Region zu, blieb er unsichtbar. Iapetus hat von allen Körpern im Sonnensystem den größten Helligkeitskontrast.

Die Raumsonde Voyager 2 passierte Iapetus am 22. August 1981 in einem Abstand von 966.000 km. Dabei konnten in der dunklen Region einzelne Strukturen aufgenommen werden. Die helle Seite ist vereist und stark verkratert. Die Polregionen sind frei von dunklen Materialien.

Echtfarbenbild der Nordpolregion von Iapetus

Die dunklen Materialien könnten Ablagerungen aus organischen Verbindungen sein, wie sie in primitiven Meteoriten (zum Beispiel kohligen Chondriten) oder auf der Oberfläche von Kometen vorkommen. Darüber hinaus könnten sie Cyanide wie ausgefrorene Cyanwasserstoffpolymere enthalten. Hierauf weisen erdgestützte Beobachtungen hin. Der Ursprung des dunklen Materials ist nicht geklärt, bislang liegen mehrere Theorien dazu vor. Die Schichtdicke des Materials ist ebenfalls unklar. Sollte die dunkle Schicht dünn sein, so müsste sie ständig erneuert werden, da bei einem Impakt helleres Material aus dem Untergrund ausgeworfen würde.

Iapetus Fotografiert von Voyager 2

Das dunkle Material könnte aus dem Innern des Mondes stammen und durch eine Kombination aus Impaktereignissen und Vulkanismus an die Oberfläche gelangt sein. Diese Theorie wird durch das konzentrierte Vorkommen am Boden von Kratern gestützt. Iapetus bildete sich in einem weiten Abstand von Saturn und war bei der Entstehung des Sonnensystems weniger hohen Temperaturen ausgesetzt, so dass er in seinem Innern leichtflüchtige Komponenten wie Methan oder Ammoniak einbinden konnte. Diese könnten später durch geologische Prozesse wie den Kryovulkanismus (Kältevulkanismus) an die Oberfläche gelangt und durch UV-Strahlung der Sonne, ionisierte Partikel oder kosmische Strahlung in dunkle Verbindungen umgewandelt worden sein. An der Grenze zwischen der hellen und der dunklen Hemisphäre ist ein dunkler Ring von 100 km Durchmesser erkennbar, der an Strukturen auf dem Erdmond oder dem Mars erinnert, bei denen vulkanische Lava in Einschlagkrater mit einem Zentralberg geflossen sind.

Die neueste Theorie (beruhend auf dem Cassini-Vorbeiflug vom 10. September 2007) besagt, dass eine sehr dünne Schicht von außen auf die eigentlich weiße Oberfläche von Iapetus gelangt sein könnte und durch die höhere Energieabsorbanz des dunklen Materials ein Schmelz- oder Sublimationseffekt eingetreten sein könnte, der dunklere Gesteinsmassen zum Vorschein brachte. Zudem wurden kleinere (30–60 m Durchmesser) helle Einschlagkrater beobachtet, welche deutliche Hinweise auf Schichtdicke und Herkunft des dunklen Materials liefern. Da bei einem 60 m durchmessenden Krater die Kratertiefe bei ca. 10 m liegt, ist klar, dass das dunkle Material dünner sein muss.

Einer anderen Theorie nach, stammt das dunkle Material vom Mond Phoebe. Es könnte durch den Einschlag von Mikrometeoriten freigesetzt und sich auf Iapetus' führender Hemisphäre gesammelt haben. Allerdings unterscheidet sich Phoebes Färbung etwas von den Ablagerungen auf Iapetus. Diese Theorie wird von einigen Forschern verworfen (T. Owen et. al.). Sie favorisieren aufgrund spektroskopischer Messungen die Herkunft des dunklen Materials vom Saturnmond Titan. Über den Mechanismus, wie das geschehen sein könnte, besteht noch weitgehend Unklarheit. Eine Hypothese von Erich Litzroth besagt, dass es kurz nach der Entstehung des Saturnsystems zu einer nahen Begegnung Titans mit Iapetus gekommen ist, in deren Folge Iapetus über einen Swing-by-Effekt auf seine jetzige Außenbahn geriet. Die damit verbundenen Gezeiteneffekte bewirkten den Materialtransport von Titan zu Iapetus. Gleichzeitig entstand die heute noch erhaltene Aufwölbung des im Folgenden erwähnten Bergrückens entlang des Iapetusäquators ^[2].

Der äquatoriale Bergrücken im Gegenlicht

Ein weiteres großes Rätsel stellt ein auf den Cassini-Bildern entdeckter Bergrücken dar, der sich bis auf wenige Breitengrade genau auf dem geografischen Äquator von Iapetus erstreckt. Auf den Fotos ist das Phänomen deutlich als breites Band zu erkennen, durch das der Mond fast wie aus zwei Teilen zusammengesetzt erscheint („Walnuss-Form“ des Iapetus). Der Bergrücken konnte bisher auf einer Länge von 1300 Kilometern beobachtet werden. Dabei erreicht er eine Breite von bis zu 20 Kilometern und eine maximale Höhe von 13 Kilometern.

Wie der Gebirgszug entstanden ist, liegt noch im Dunkeln. Wissenschaftler halten vor allem zwei Theorien für möglich: Zum Einen hätte sich die Erhebung durch tektonische Vorgänge bilden können, also durch Auffaltung ähnlich wie die europäischen Alpen auf der Erde. Zum Zweiten könnte durch einen Riss in der Kruste des Mondes flüssiges Material aus dem Untergrund an die Oberfläche getreten sein und sich bis zum heutigen Erscheinungsbild angehäuft haben. Nach einer gänzlich anderen Hypothese (Wing-Huen Ip) handelt es sich um die Trümmer eines abgestürzten Ringes, der entweder ein Überrest der Gas- und Staubscheibe gewesen ist, aus der sich Iapetus gebildet hat, oder die Folge des Einschlags eines großen Asteroiden und des dadurch herausgeschleuderten Materials.

Nach neuesten Forschungen soll der Gebirgszug dadurch entstanden sein, dass Iapetus in seiner Jugend schnell rotierte und noch nicht gefroren war, da er von radioaktiven Stoffen (²⁶Aluminium und ⁶⁰Eisen) mit relativ kurzer Halbwertszeit aufgeheizt wurde. Durch die schnelle Rotation bekam er eine ausgebeulte Form. Die Aktivität der Isotope nahm ab, und Iapetus gefror, bevor sich die Rotationsdauer auf den heutigen Wert verlängerte. Die ausgebeulte Form musste nun eigentlich zurückgehen. Das war aber durch das Gefrieren nicht mehr möglich. Das Material sammelte sich daher an der ehemals höchsten Stelle, dem Äquator, an.^{[3] [4]}

Erforschung durch Raumsonden

Als erste Raumsonde kam Voyager 2 Iapetus am 22. August 1981 relativ nah (966.000 km) und kartierte so Iapetus mit geringer Auflösung.

Am 1. Januar 2005 passierte die Raumsonde Cassini Iapetus erstmals in einem Abstand von 123.000 km und lieferte die ersten hochauflösenden Bilder des Mondes. Ein weiterer gezielter Vorbeiflug erfolgte am 10. September 2007. Hierbei flog die Sonde in nur 1640 Kilometern Abstand an dem Mond vorbei und machte dabei noch deutlich detailliertere Aufnahmen. ^{[5] [6]}

Sonstiges

In Arthur C. Clarkes Roman 2001: Odyssee im Weltraum ist Iapetus ein von Außerirdischen konstruiertes Sternentor, bzw. Wurmloch, gewählt wegen der ungewöhnlichen und unerklärten Eigenschaften des Mondes.

Einzelnachweise

1. ↑ DLR Institut für Planetenforschung: Cassini-Huygens Datenblatt der Saturnmonde
2. ↑ Erich Lithroth: Kosmische Strukturen – Der einheitliche Aufbau des Sonnensystems und das kosmische Ordnungsprinzip. Erfurt 1999
3. ↑ http://www.astronews.com/news/artikel/2007/07/0707-025.shtml
4. ↑ http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2007-079
5. ↑ http://www.astronews.com/news/artikel/2007/09/0709-007.shtml
6. ↑ http://www.spaceflightnow.com/news/n0709/12iapetus/

Medien

Weblinks

• Saturn's Known Satellites (engl.)
• Aktuelle Cassini Aufnahmen von Iapetus eine Bildergalerie der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung an der FU Berlin unter Leitung von Cassini Team Member Prof. Dr. Gerhard Neukum
• NASA: Cassini Exposes Saturn's Two-Face Moon (Englisch)
• NASA: Encountering Iapetus (Englisch)
• Voyager 1 and 2 - Atlas of Six Saturnian Satellites NASA-Karten von sechs Saturnmonden nach Aufnahmen der Voyager-Sonden (Englisch)
• Abstract zur Arbeit von T. Owen et.al. zur Herkunft des dunklen Materials auf Iapetus (Englisch)

Monde des Planeten Saturn

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Siehe auch: Liste der Saturnmonde | Liste der natürlichen Satelliten von Planeten