هل وُلد قمر لزحل من جليد تيتان؟
في منظومة زحل غرابتان. يابتوس، أحد أقماره الكبيرة، غني بالجليد على نحو غير مألوف: فمقارنةً بالأجرام الجليدية الكبيرة في النظام الشمسي الخارجي، مثل كوار وبلوتو وتريتون، يحتوي على ماء أكثر بكثير من الصخر. وكوار أصغر من يابتوس، لكنه أكثف منه بكثير. أما تيتان، قمر زحل العملاق، فيتبع مدارًا أكثر امتدادًا مما هو متوقع (لا مركزية تبلغ 0.029 اليوم).
يدور تيتان على بعد نحو 1.2 مليون كيلومتر من زحل؛ ويابتوس على بعد نحو 3.6 مليون.
اصطدام واحد ولغزان؟
يختبر إغناسيو موسكيرا من جامعة ولاية سان خوسيه فكرة اقترحها مع ب. ر. إسترادا عام 2005: اصطدام عملاق بتيتان. كان الاصطدام سيقذف الجليد من الوشاح الخارجي لتيتان إلى مدارات بعيدة حول زحل، حيث كان يمكن أن يتجمع ليكوّن يابتوس. وكانت الضربة نفسها ستمدّ مدار تيتان.
يستلهم هذا السيناريو الاصطدامات من نوع «اضرب واهرب» (hit-and-run)، التي سبق الاستناد إليها لتفسير نواة عطارد الحديدية الضخمة على نحو غير متناسب: إذ يواصل اللبّ الصخري للجرم الصادم طريقه، بينما يبقى الجليد المنتزع من الوشاحين خلفه.
ما الذي تُظهره المحاكاة
تستخدم الدراسة محاكاة ثلاثية الأبعاد للاصطدام (بشيفرة Spheral من مختبر لورانس ليفرمور الوطني)، تشمل جاذبية زحل، ثم تتتبع الحطام لأيام وسنوات وحتى 50 عامًا. ولكلا الجرمين لبّ صخري ووشاح جليدي.
السيناريو 1: جرم صادم من خارج منظومة زحل. جرم كتلته عُشر كتلة تيتان يضربه بشكل مائل بسرعة 10 كم/ث.
- يبقى نحو 3.5 من كتل يابتوس من الحطام مرتبطًا بزحل بعد خمسة أيام، 83 % منه جليد.
- 95 % من هذا الجليد مصدره وشاح تيتان.
- تتبع عيّنة من الجليد مدارًا يبلغ ما وراء مسافة يابتوس.
- يفلت اللبّ الصخري للجرم الصادم من زحل نهائيًا.
- تقفز اللامركزية المدارية لتيتان إلى نحو 0.13.
السيناريو 2: رفيق كان يدور أصلًا حول زحل. جرم كتلته ربع كتلة تيتان يضربه بزاوية 45° وبسرعة نحو 3.7 كم/ث.
- يحرّر 0.60 من كتلة يابتوس من الجليد.
- يمرّ لبّه الصخري بمحاذاة تيتان، ثم، في إحدى عمليات المحاكاة، يعود ويصطدم بتيتان بعد 6.9 سنوات. وبعد الاندماج، تصبح لامركزية تيتان نحو 0.10.
الحدود كما يذكرها المؤلف
هذه محاكاة «تجريبية» (pilot) منخفضة الدقة، بنحو 27 جسيمًا فقط لكل كتلة يابتوس. فهي لا تميّز أحجام الشظايا، ولم يُثبت تقاربها؛ ومواعيد العودة حساسة للإعدادات العددية.
وفوق كل شيء، لا يتكوّن يابتوس في المحاكاة. إذ ينتهي الجليد في مدارات شديدة الاستطالة لا تزال تتقاطع مع مسار تيتان. وليستقر في مدار دائري عند مسافة يابتوس، سيحتاج إلى زخم زاوي أكبر بنسبة 67 إلى 86 %، وهو ما قد يوفره غاز متبقٍّ أو قرص من الحطام بإبطاء المدارات وجعلها دائرية. هذه الخطوة لم تُنمذَج. كما أن لامركزية تيتان الحالية أقل من القيم المحاكاة، لذا سيلزم أيضًا تخميد لاحق.
ما يصمد وما يبقى إثباته
الخطوة الأولى من السيناريو تصمد: يمكن لاصطدام أن يُنتج مخزونًا من الجليد يعادل عدة كتل من يابتوس، معظمه منتزع من تيتان، مع مدّ مدار تيتان في الوقت نفسه. أما الباقي، أي تجميع يابتوس وجعل مداره دائريًا، فيبقى إثباته. ويقترح المؤلف أيضًا أن قرصًا من الغاز المتبقي قد يفسر سمات أخرى لمنظومة زحل، مثل أقمارها الداخلية الجليدية وحلقاتها؛ وهذه أفكار، لا نتائج.