शनि के अजीब चाँद Iapetus पर हाल लेविसन

हैल लेविंस ने कहा, "इपैटस सौरमंडल की सबसे अजीब चीजों में से एक है।"

कोलोराडो के बोल्डर में साउथवेस्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट के एक ग्रह वैज्ञानिक हैल लेविसन, शनि ग्रह के 60 से अधिक चंद्रमाओं के तीसरे सबसे बड़े, इपेटस के बारे में बात कर रहे हैं। चंद्रमा की असामान्य विशेषताओं में से एक पहाड़ों की एक श्रृंखला है जो लगभग 15 किलोमीटर या नौ मील ऊंची है, जो लगभग भूमध्य रेखा पर इपेटस को पूरी तरह से घेरती है। डॉ। लेविसन ने अप्रैल 2011 में ऑस्टिन, टेक्सास में आयोजित अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी डिवीजन ऑन ऑस्टिन में आयोजित एक पेपर में एक पेपर प्रस्तुत किया, जिसमें उन्होंने सबूत दिखाया कि चंद्रमा इपेटस में अंतरिक्ष चट्टानों की एक अंगूठी हो सकती है, जैसे कि यह माता-पिता शनि है, कि चंद्रमा पर गिर गया और पहाड़ी रिज का गठन किया। डॉ। लेविसन ने EarthSky के जॉर्ज सालज़ार के साथ बात की।

शनि के चंद्रमा इपेटस, छवि क्रेडिट: नासा / जेपीएल / अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान

शनि के चंद्रमा, इपेटस पर क्या हो रहा है?

इपेटस सौर मंडल की सबसे अजीब चीजों में से एक है। बेशक, अजीब चीजें शांत हैं। यह खोज के समय अजीब होने के लिए भी जाना जाता था, जब कैसिनी, जिन्होंने पहली बार इसे देखा था, उन्हें एहसास हुआ कि उन्होंने इसे केवल शनि के एक तरफ देखा था। इसका कारण एक बड़े एल्बिडो अंतर के कारण है। यही है, इपेटस के प्रत्येक पक्ष के बीच एक चमक अंतर। एक तरफ लगभग पूरी तरह से काला जेट है। दूसरा सफेद है। जैसा कि हम इसे अधिक से अधिक अध्ययन करते हैं, यह निराई और निराई हो जाता है।

जिस चीज की मुझे दिलचस्पी है, वह आईपेटस की दो विशेषताएं हैं। सबसे पहले, अगर आपने कैसिनी से इसकी कोई तस्वीर देखी है, तो सबसे पहले लोगों ने कहा कि जब तस्वीरें कम होने लगी हैं, तो यह अखरोट जैसा दिखता है। यानी, यह s इसकी त्रिज्या की तुलना में ध्रुवों पर बैठती है, और यह 16 घंटे में घूमती हुई एक वस्तु की तरह दिखाई देती है। लेकिन वास्तव में यह 79 दिनों में घूम रहा है। तो यह इस जीवाश्म उभार है कि एक समय से आने लगता है जब यह आज की तुलना में बहुत तेजी से घूम रहा था।

इसके अलावा, भूमध्य रेखा के साथ एक रिज है जो लगभग 15 किलोमीटर ऊँचा है, और 50 किलोमीटर चौड़ा है, जिसे हम कम से कम 110 डिग्री उपग्रह के घेरे में देख सकते हैं। अपूर्ण कवरेज के कारण, यह वास्तव में चारों ओर जा सकता है। यही कारण है कि एक अखरोट का सादृश्य एक अच्छा एक है।

हम 6 मील या 15 किलोमीटर ऊंचे पहाड़ों के एक रिज के बारे में बात कर रहे हैं, जो भूमध्य रेखा को फैलाता है?

Iapetus पर पर्वत, छवि क्रेडिट: NASA / JPL / अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान

जरूरी नहीं है, क्योंकि यह लगभग स्थानों में निरंतर है। यह एक होंठ की तरह दिखता है। पहली बात जब मैंने देखा कि मैंने देखा कि यह एक निर्माण दोष था। जब मैं एक बच्चा था, तो मैं इन गेंदों के साथ खेलता था जो दो रबर के हिस्सों से बने होते थे जो एक साथ चिपके होते थे। और भूमध्य रेखा के साथ थोड़ा रिज है। यही कारण है कि यह चीज़ दिखती है, सिवाय इसके कि वे ऑफ-सेंटर की तरह हैं। तो मैंने सोचा, आह, यह इन गेंदों में से एक है जो गलत तरीके से निर्मित थी।

मुद्दा यह समझने की कोशिश कर रहा है कि इस तरह की अजीब बात कैसे हो सकती है। ऐसे लोग हैं जो इस विचार पर काम कर रहे हैं कि यह सब आंतरिक था, कि शीतलन के कारण संकोचन था, और एल्यूमीनियम -26 के कारण आंतरिक ताप हो सकता है। और वह शायद आपको वह अजीब आकार दे सके।

हम एक और विचार पर काम कर रहे हैं। और यह है कि, यह वास्तव में इपेटस के चारों ओर एक अंगूठी थी जो इसकी सतह पर ढह गई, जिससे एक रिज बना। एक और समस्या है। हम रिज के बारे में बात कर रहे थे, लेकिन याद रखें, मैंने जो पहली बात कही थी, वह आकार था। ऐसा लगता है कि यह 16 घंटों में घूम रहा है, वास्तव में बहुत तेज़ है, लेकिन यह वास्तव में बहुत धीरे-धीरे घूम रहा है। और इस डी-स्पिनिंग को समझने की कोशिश करने वाले लोगों के लिए समस्याओं में से एक है, शास्त्रीय विचारों में, यह शनि है कि सभी डी-स्पिनिंग कर रहे हैं। इपेटस असली तेजी से घूम रहा है। शनि के कारण इपेटस पर उभरे हुए ज्वार के उभार। यही कारण है कि शनि पर सीधे इंगित करने से थोड़ा सा ऑफसेट होता है, जिससे इपेटस स्पिन होता है।

पृथ्वी-चंद्र प्रणाली पर भी यही बात हो रही है। जैसे ही पृथ्वी घूमती है, ज्वार का उभार होता है, जो चंद्रमा से थोड़ा सा भर जाता है। नतीजतन, पृथ्वी थोड़ा धीमा हो रही है। और पृथ्वी धीरे-धीरे चंद्रमा से दूर जा रही है। इपेटस के लिए भी यही तर्क दिया जा सकता है।

समस्या यह है कि यदि आप इसे देखते हैं, तो कम से कम भोलेपन से, यह है कि इसे काम करने के लिए और इयापेटस में बहुत अधिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए क्योंकि यह घूमता है, इएपेटस को अच्छा और स्क्विशी और निंदनीय होना चाहिए। यदि यह कठोर है, तो यह बहुत जल्दी डी-स्पिन नहीं करेगा। लेकिन इसके मूल आकार को 16 घंटे रखने के लिए, इसे कठोर होना चाहिए। तो आपके पास यह असंगति है। सौर प्रणाली के युग में डी-स्पिन करने के लिए उपग्रह प्राप्त करने के लिए, आपको कुछ ऐसी चीज़ की आवश्यकता होती है जो स्क्विशी की तरह होती है। लेकिन उभार को संरक्षित करने के लिए, आपको कुछ ऐसा चाहिए जो कठोर हो। और उन बाधाओं को एक ही समय में हल करने का प्रयास करना बहुत मुश्किल है। हम इसे करने में सक्षम हैं, लेकिन जब यह मॉडल स्थापित करने की बात आती है, तो कुछ फैंसी फुटवर्क की आवश्यकता होती है।

सतह के नीचे शनि के इस चंद्रमा का अध्ययन, वास्तव में वहां जाने के बिना कैसे होता है?

हम संख्यात्मक प्रयोग चलाकर ऐसा करते हैं। इस तरह का खेल मैं हर समय खेलता हूं। आप सौर प्रणाली को आज भी देखते हैं। और आप यह पता लगाने की कोशिश करते हैं कि यह वहां कैसे पहुंच सकता है। जिस तरह से हम करते हैं वह एक कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए होता है जिसमें सभी भौतिकी हैं जो आपको लगता है कि महत्वपूर्ण हो सकता है; कई मायनों में प्रारंभिक शर्तें; उन्हें अपने कोड में छड़ी; उन्हें थोड़ी देर के लिए पीस लें; और बाहर एक जवाब है कि हमें लगता है कि सौर प्रणाली की तरह दिखना चाहिए; हम इसकी तुलना करते हैं जो हम देखते हैं और कहते हैं कि हाँ, यह अच्छा है, यह बुरा है; और यह तय करने का प्रयास करें कि क्या यह आपकी प्रारंभिक शर्तें थीं जो गलत थीं, या आपकी भौतिकी गलत थी। और आप तब तक पुनरावृत्ति करते रहते हैं जब तक कि आपको कुछ ऐसा न मिल जाए जैसा हम देखते हैं।

दूरबीन के माध्यम से देखे जाने वाले ग्रह शनि के वलयों से लोग परिचित हो सकते हैं। लेकिन आप जिस बारे में बात कर रहे हैं वह शनि के चंद्रमा के चारों ओर स्थित है?

हाँ। हमारा सिद्धांत, कि हम इपेटस के डी-कताई के लिए सुझाव दे रहे हैं, यह है कि इपेटस ने एक अन्य उपग्रह के साथ एक टकराव किया, जो कि अपने द्रव्यमान का लगभग 10 प्रतिशत था।

यह फिर से, पृथ्वी-चंद्रमा के लिए एक और सादृश्य है। चंद्रमा के निर्माण के संबंध में हमारा पसंदीदा विचार यह है कि मंगल के आकार के बारे में कुछ बात पृथ्वी से टकराती है और उस टकराव में पृथ्वी के चारों ओर सामग्री की एक डिस्क बनाई जाती है, जो चंद्रमा को बनाने के लिए संचित होती है।

हम इपेटस पर लगभग एक ही परिदृश्य का सुझाव दे रहे हैं, कि यह अपने द्रव्यमान के दसवें हिस्से के बारे में किसी चीज से टकरा गया, जो फिर से है, जो हम सोचते हैं कि चंद्रमा बनाने में पृथ्वी का क्या हुआ। इसने इपेटस के चारों ओर एक वलय सामग्री का निर्माण किया। उस रिंग के बाहर, एक उपग्रह बनाने के लिए सामग्री एकत्रित हुई। और उस रिंग के आंतरिक हिस्से को एक डिस्क में गिरा दिया गया, सिर्फ रिज के गठन पर इपेटस के भूमध्य रेखा पर।

अब पहले, मैंने कहा कि यह एक मॉडल के साथ आने के लिए कठिन है, जिसमें दोनों इपेटस डी-स्पिन करेंगे और इसके उभार को बनाए रखेंगे। उस उपग्रह को जोड़ना, जो कि इपेटस की तुलना में बहुत करीब है, tidally de-spins इसे और अधिक प्रभावी रूप से बनाता है और हमें इसे बहुत जल्दी से डी-स्पिन करने की अनुमति देता है और फिर भी यह पर्याप्त कठोर रहता है कि यह अपना आकार रख सके।

यह सिद्धांत कितना सही है, कि शनि के चंद्रमा इपेटस ने एक बड़ी अंतरिक्ष चट्टान के साथ टकराकर इसे उन विशेषताओं को दिया जो आज हम बात कर रहे हैं?

यह विचार अपनी प्रारंभिक अवस्था में है। व्यापक विचार के साथ आने का एक तरीका है, और एक पेपर लिखें, और अपने सहयोगियों से कहें, जो मैं इस बैठक में कर रहा हूं, "यहां यह अजीब विचार है। और ऐसा लगता है, पहले आदेश के लिए, काम करने के लिए। "आप सरल समीकरण लिख सकते हैं जो परिभाषित करते हैं कि हम सोचते हैं कि यह व्यवहार क्या होने जा रहा है और दिखाएगा कि आप सही उत्तर प्राप्त कर सकते हैं।

और फिर, अगले साल या दो या उससे अधिक समय तक, हम अधिक से अधिक परिष्कृत मॉडल बनाएंगे, कुछ में रिज कैसे बढ़ेगा, और देखें कि क्या इस रिंग से हम इपेटस पर बना सकते हैं रिज जैसा दिखता है हम देखते हैं। हमें कुछ प्रारंभिक परिणाम मिले हैं जो सुझाव देते हैं कि यह सही हो सकता है। विकास पर अधिक जटिल मॉडल, सैटेलाइट के इंटीरियर के लिए अधिक से अधिक परिष्कृत मॉडल का उपयोग करते हुए इपेटस के ज्वार संबंधी विकास। अब हम कुछ सरल कर रहे हैं। और हर चरण में, हम कंप्यूटर मॉडल जो कह रहे हैं उसे लेते हैं और इसकी तुलना करते हैं कि हम क्या देखते हैं, सबसे अच्छा हम कर सकते हैं, और देखें कि क्या हम एक विचार को नियंत्रित कर सकते हैं या नहीं।

वैज्ञानिक शनि के चंद्रमा पर एक रिज जैसे कुछ का अध्ययन क्यों करते हैं, वैज्ञानिक रुचि क्यों?
मेरी रुचि पूरी तरह से यह पता लगाने की कोशिश कर रही है कि पृथ्वी कैसे बनी - यह क्यों है, यह क्यों है, इसका द्रव्यमान क्यों है और इसकी रासायनिक संरचना है, क्यों यह एक चंद्रमा है जिसे हम देखते हैं। यही मेरी मुख्य रुचि है। इसलिए जब मैं बाकी सौर मंडल के चारों ओर देखता हूं, तो मैं जो खोज रहा हूं वह अध्ययन प्रक्रिया के तरीके हैं - भौतिक विज्ञान जो कि ग्रहों के निर्माण में जाता है। और जब हम कुछ ऐसा देखते हैं जो हमें समझ में नहीं आता है, जैसे शनि का यह बहुत ही अजीब उपग्रह। जब हम ऐसा कुछ देखते हैं जो हमें समझ में नहीं आता है, तो यह उन प्रक्रियाओं के परीक्षण के लिए एक उत्कृष्ट प्रयोगशाला है जो हमें लगता है कि यहां महत्वपूर्ण थे। और उदाहरण के लिए, इपेटस को देखते हुए, और यह रिज हमें इस बात पर अड़चन देता है कि इसका इंटीरियर कैसे विकसित हुआ, जो हमें इसकी रासायनिक संरचना के बारे में कुछ बताता है। या, यदि हमारा मॉडल सही है, तो कैसे प्रभाव रिंग और डिस्क उत्पन्न करते हैं, जो उदाहरण के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है, चंद्रमा के प्रभाव पर। तो ये उपमाएँ हैं। ये सभी विश्व पृथ्वी के अनुरूप हैं और हम यहाँ क्या देखते हैं। और एक ही रास्ता है कि हम यह सुनिश्चित कर सकें कि पृथ्वी के गठन के लिए हमारे मॉडल सही हैं, सौर मंडल के इन अन्य निकायों को देखकर।

इपेटस के बारे में एक बात जो मुझे चौंकाती है, वह है कि यह कितना असामान्य है - इसके 'यिन यांग' रंग जहां एक तरफ चमकदार सफेद और दूसरे में कोयले के रूप में अंधेरा है; अपने "सीम" के पार जाने वाले पहाड़ों का यह विशाल रिज; और इसके 79 पृथ्वी दिवस रोटेशन।

Iapetus कई स्तरों पर अजीब है। और फिर, यह उन नियमों का अपवाद है जो हमें सीखने में मदद करते हैं। और इपेटस को देखते हुए, आपको एक कदम वापस लेना होगा। विशालकाय ग्रहों के उपग्रहों का अध्ययन करना मेरी सामान्य बात नहीं है। मेरी मुख्य बात यह है कि ग्रह निर्माण, एक तरह से करने की कोशिश कर रहा है। लेकिन जब आप ऐसा कुछ देखते हैं, तो आप इसे समझने के लिए मजबूर होते हैं, फिर से, क्योंकि यह इसे संदर्भ में रखता है। हमेशा अपवाद हैं। लेकिन विज्ञान में अपवादों को ढूंढना मुश्किल है, जो आपको उस बारे में कुछ नहीं बता रहे हैं जो आपको लगता है कि यह सच है। और इसलिए आपको उन्हें समझने के लिए इन अजीब चीजों के बाद जाना होगा।

मुझे एक साक्षात्कार याद आ रहा है EarthSky आपके साथ कई साल पहले था, जब आपने प्रारंभिक सौर प्रणाली को "विध्वंस डर्बी" के रूप में वर्णित किया था, जो कि खगोलविदों को अभी भी अच्छी तरह से समझ में नहीं आया है।

मुझे लगता है कि आप एक क्रांति देखने जा रहे हैं - यह इपेटस से स्वतंत्र है - मुझे लगता है कि हम अपनी समझ में एक क्रांति देखने जा रहे हैं कि अगले तीन या चार वर्षों में ग्रह कैसे बनते हैं। मुझे लगता है कि पहले से मौजूद मॉडल कुछ चीजों को हटाने वाली शारीरिक प्रक्रियाओं को पकड़ने के लिए पर्याप्त परिष्कृत नहीं थे। और बहुत कुछ चल रहा है, जब हम सौर मंडल को देखते हैं, जिसे हम नहीं समझते हैं।

मेरे लिए, इनमें से सबसे मौलिक मंगल है। मुझे पता है कि इन दिनों मंगल पर बहुत ध्यान है। लेकिन मैं जो बात कर रहा हूं, वह वास्तव में मंगल से संबंधित एक मूलभूत मुद्दा है, और यही इसका आकार है। ग्रह निर्माण के हमारे सिद्धांत भविष्यवाणी करते हैं कि ग्रह सूर्य से बहुत दूर हैं। और मंगल एक अपवाद है। यह शायद द्रव्यमान में दस गुना छोटा है कि यह हमारे किसी भी मॉडल पर आधारित होना चाहिए। और उस समुदाय की कोशिश और समझने के लिए एक ठोस प्रयास किया गया है। और हमारे पास एक नया मॉडल आ रहा है, इसके बारे में, जो मुझे लगता है कि समस्या को हल करने वाला है। यदि यह सच है, तो यह दर्शाता है कि हमने स्थलीय ग्रहों की समझ में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया को छोड़ दिया है, जो मुझे लगता है कि लंबे समय में, हम जो सोचते हैं, उसे बहुत कुछ बदल सकते हैं। हम अभी पेपर लिखने की प्रक्रिया में हैं। प्रकाशित होने पर हमसे आकर बात करें।

आज आप सबसे महत्वपूर्ण बात क्या चाहते हैं कि लोग शनि के चंद्रमा इपेटस के बारे में जानें?

मुझे लगता है कि मैं लोगों को घर ले जाना चाहता हूं, यह है कि सौर प्रणाली की खोज जो हम कर रहे हैं वह लगातार हमें आश्चर्यचकित कर रही है, और उन आश्चर्य हमें सामान्य तस्वीर को बेहतर ढंग से समझने में मदद करते हैं। और इसलिए मुझे लगता है कि हम जितना अधिक अन्वेषण करेंगे, उतनी ही अधिक संभावना होगी कि हम ग्रहों की निर्माण प्रक्रिया का पता लगा पाएंगे। और यह सिर्फ इपेटस के लिए नहीं, बल्कि केप्लर और एक्स्ट्रासोलर ग्रहीय प्रणालियों के लिए जाता है, ये सभी चीजें मेरे दिमाग में जुड़ी हुई हैं, जो समझने की कोशिश में हैं।

कोलोराडो के बोल्डर में साउथवेस्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट के हैल लेविसन ने शनि के चंद्रमा इपेटस के बारे में बात की, जो 60 से अधिक चंद्रमाओं की अंगूठी के लिए परिक्रमा करने वाला तीसरा सबसे बड़ा ग्रह है।