BİR SATÜRN UYDUSU TITAN'IN BUZUNDAN MI YAPILDI?

Satürn sisteminin iki tuhaflığı var. Büyük uydularından biri olan Iapetus alışılmadık derecede buz bakımından zengin: dış Güneş Sistemi’nin büyük buzlu cisimleriyle — Quaoar, Plüton, Triton — karşılaştırıldığında kayadan çok daha fazla su barındırıyor. Quaoar, Iapetus’tan daha küçük, ama çok daha yoğun. Ve Satürn’ün dev uydusu Titan, beklenenden daha basık bir yörünge izliyor (bugün 0,029’luk bir dışmerkezlik).

Titan Satürn’den yaklaşık 1,2 milyon kilometre uzakta dolanıyor; Iapetus ise yaklaşık 3,6 milyon kilometre.

Tek çarpma, iki bilmece mi?

San José Eyalet Üniversitesi’nden Ignacio Mosqueira, 2005’te P. R. Estrada ile birlikte önerdiği bir fikri sınıyor: Titan’a dev bir çarpışma. Çarpma, Titan’ın dış mantosundan buzu Satürn çevresindeki uzak yörüngelere fırlatmış olacaktı; buz orada toplanıp Iapetus’u oluşturmuş olabilir. Aynı darbe Titan’ın yörüngesini de basıklaştırmış olacaktı.

Senaryo, Merkür’ün aşırı büyük demir çekirdeğini açıklamak için zaten başvurulan “vur-kaç” çarpışmalarından esinleniyor: çarpan cismin kayalık çekirdeği yoluna devam ederken mantolardan sökülen buz geride kalıyor.

Simülasyonlar ne gösteriyor

Çalışma, Satürn’ün kütleçekimini de içeren 3B çarpma simülasyonları kullanıyor (Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nın Spheral koduyla), ardından enkazı günler, yıllar ve 50 yıla kadar izliyor. Her iki cismin de kayalık bir çekirdeği ve buzlu bir mantosu var.

Senaryo 1 — Satürn sisteminin dışından gelen bir çarpan cisim. Titan’ın kütlesinin onda biri kadar bir cisim 10 km/s hızla eğik açıyla çarpıyor.

• Beş gün sonra yaklaşık 3,5 Iapetus kütlesinde enkaz Satürn’e bağlı kalıyor; bunun %83’ü buz.
• Bu buzun %95’i Titan’ın mantosundan geliyor.
• Bir buz örneği Iapetus’un uzaklığının ötesine ulaşan bir yörünge izliyor.
• Çarpan cismin kayalık çekirdeği Satürn’den kalıcı olarak kaçıyor.
• Titan’ın yörünge dışmerkezliği yaklaşık 0,13’e sıçrıyor.

Senaryo 2 — Satürn çevresinde zaten dolanan bir eşlikçi. Titan’ın kütlesinin dörtte biri kadar bir cisim 45° açıyla ve yaklaşık 3,7 km/s hızla çarpıyor.

• 0,60 Iapetus kütlesinde buz serbest bırakıyor.
• Kayalık çekirdeği Titan’ın yanından sekip geçiyor, sonra — simülasyonlardan birinde — 6,9 yıl sonra geri dönüp Titan’a çarpıyor. Birleşmenin ardından Titan’ın dışmerkezliği yaklaşık 0,10 olurdu.

Yazarın belirttiği sınırlar

Bunlar düşük çözünürlüklü “pilot” simülasyonlar — Iapetus kütlesi başına yalnızca yaklaşık 27 parçacık. Parça boyutlarını çözümlemiyorlar ve yakınsadıkları gösterilmiş değil; geri dönüş tarihleri sayısal ayarlara duyarlı.

Her şeyden önce, Iapetus simülasyonlarda oluşmuyor. Buz, hâlâ Titan’ın yolunu kesen çok uzun yörüngelere oturuyor. Iapetus’un uzaklığında dairesel bir yörüngeye yerleşmek için %67 ila %86 daha fazla açısal momentuma ihtiyacı olurdu — bunu, yörüngeleri yavaşlatıp yuvarlayarak kalıntı gaz ya da bir enkaz diski sağlayabilir. Bu adım modellenmedi. Titan’ın bugünkü dışmerkezliği de simüle edilen değerlerden düşük, dolayısıyla sonradan bir sönümlenme de gerekirdi.

Geçerli olan, gösterilmesi gereken

Senaryonun ilk adımı geçerli: bir çarpışma, Titan’ın yörüngesini basıklaştırırken, çoğu Titan’dan koparılmış, birkaç Iapetus kütlesi değerinde bir buz rezervuarı üretebilir. Gerisi — Iapetus’u bir araya getirmek ve yörüngesini daireselleştirmek — gösterilmeyi bekliyor. Yazar ayrıca kalıntı bir gaz diskinin, buzlu iç uyduları ve halkaları gibi Satürn sisteminin başka özelliklerini de açıklayabileceğini öne sürüyor; bunlar sonuç değil, fikir.