Triton: Der mysteriöse Mond, der Neptuns rücksichtsloser Gast sein kann

Der Eisriesenplanet Neptun ist gebändert, wunderschön und von bezauberndem Saphirblau. Er ist der am weitesten von unserem Stern entfernte Hauptplanet – und er wird auch von einem bizarren großen Mond umkreist, der möglicherweise überhaupt nicht als Mond geboren wurde. Neptuns Mond, Triton, kann wirklich ein ungebetener Gast sein – das außerirdische, sich wandelnde Kind, das von seinem gegenwärtigen Elternplaneten Neptun aus der Kälte aufgenommen wurde. Triton zeigt Merkmale, die denen auf dem Zwergplaneten Pluto, einem eisigen Bewohner der Fernbedienung, unheimlich ähnlich sind Kuiper Gürtel. Das Kuiper Gürtel ist ein Reservoir einer Vielzahl funkelnder eisiger Kometenkerne sowie anderer gefrorener Körper – einige große, andere kleine -, die sich in einem Ring um unsere Sonne jenseits der Umlaufbahn von Neptun befinden. Triton und Pluto haben ungefähr die gleiche Dichte und Massezusammensetzung sowie ähnliche Atmosphären – und beide bewegen sich in ungewöhnlichen Bahnen. Außerdem ist Neptuns Mondsystem nicht das, was Astronomen von einem gasförmigen Eisriesenplaneten erwarten, der das äußere Sonnensystem bewohnt. Im November 2017 gab ein Team von Astronomen bekannt, dass sie die Möglichkeit untersucht haben, dass Neptun wirklich mit einem gewöhnlichen Mondsystem geboren wurde, das später zerstört wurde, als es seinen mörderischen Riesenmond Triton eroberte.

Aufgrund der vielen Ähnlichkeiten zwischen Triton und Pluto wurde lange angenommen, dass zwischen ihnen eine historische Verbindung besteht. In der Tat wurde einmal vorgeschlagen, dass Pluto wirklich ein entkommener Mond von Neptun ist, aber dies wird jetzt als unwahrscheinlich angesehen. Es wird jetzt als viel wahrscheinlicher angesehen, dass Triton wie Pluto unsere Sonne frei umkreiste, aber das Pech hatte, von Neptun gefangen zu werden – während Pluto unabhängig und frei blieb, um nach Belieben in seinem fernen Geburtsort zu wandern.

Triton ist einzigartig unter den Monden unseres Sonnensystems mit planetarischer Masse. Dies liegt daran, dass seine Umlaufbahn zur Neptunrotation rückläufig und relativ zum Neptunäquator geneigt ist. Dies deutet darauf hin, dass Triton nicht im Orbit um Neptun geboren wurde, sondern vom Riesenplaneten gefangen wurde.

Das derzeitige Verständnis der Astronomen für die Geburt eines Riesenplaneten sagt eine Episode der Gasakkretion voraus, die letztendlich die enorme Größe dieser gasförmigen Giganten aufbaut. Nach der Theorie zirkumplanetare Gasscheiben, die die sich bildenden Planeten in dieser frühen Phase umgeben, werden schließlich zu seltsamen Baumschulen, die das Mondensystem eines riesigen Planeten produzieren und so auf ähnliche Weise Systeme von koplanaren und progressiven (in der gleichen Richtung wie der Planet umlaufenden) natürlichen Satelliten erzeugen zu den vielen Monden von Jupiter und Saturn.

Neptun ist jedoch verrückt. Diese riesige gasförmige Welt hat im Vergleich zu den anderen drei gasförmigen Riesenplaneten im äußeren Bereich unserer Sonne nur eine geringe Anzahl von Monden: Jupiter, Saturn und Uranus. Von dem Quartett der Riesenplaneten, die das äußere Königreich unserer Sonne bewohnen, werden Jupiter und Saturn als Gasriesen klassifiziert, während Uranus und Neptun Eisriesen sind. Während alle vier Planeten enorm groß sind, sind Jupiter und Saturn viel größer als Uranus und Neptun und besitzen viel massivere gasförmige Hüllen. Die Eisriesen Uranus und Neptun sind kleiner, enthalten größere feste Kerne und haben weniger massive gasförmige Hüllen als ihre beiden Verwandten des Gasriesenplaneten.

Neptun wird von nur 14 Monden umkreist, eine erheblich geringere Anzahl als Jupiters 70. die meisten von Neptuns Monden sind extrem klein. Triton ist jedoch eine Ausnahme. Tatsächlich beherbergt Triton 99,7% der Masse des gesamten Neptun-Mondsystems zusammen. Der zweitgrößte unregelmäßige Mond in unserem Sonnensystem, Phoebe of Saturn, weist nur etwa 0,03% der Masse von Triton auf. Es wird vermutet, dass Triton einige Zeit, nachdem Neptun bereits ein System von Monden gebildet hatte, von seinem adoptierten Elternplaneten gefangen wurde. Dies bedeutet, dass die Gefangennahme des wandernden Tritons wahrscheinlich ein katastrophales Ereignis für Neptuns ursprüngliche Monde war, das ihre Umlaufbahnen störte und sie ineinander sprengen ließ – wodurch eine Trümmerscheibe entstand.

Von Triton aus gesehen gibt es sieben reguläre Monde, die alle progressive Umlaufbahnen in Ebenen aufweisen, die sich in der Nähe der Äquitorialebene von Neptun befinden, und einige dieser kleinen Monde umkreisen Neptuns Ringe. Es wird vermutet, dass diese sieben kleinen Monde aus dem Trümmerring, der sich gebildet hatte, nachdem Neptun Triton gefangen hatte, wieder angesammelt wurden. Dies wäre einige Zeit geschehen, nachdem Tritons Umlaufbahn kreisförmig geworden war. Darüber hinaus wird Neptun von sechs weiteren äußeren unregelmäßigen Monden außer Triton umkreist, einschließlich Nereid, dessen Umlaufbahnen erheblich weiter von Neptun entfernt sind und eine hohe Neigung aufweisen: Ein Trio dieser Monde weist progressive Umlaufbahnen auf, während der Rest retrograde Umlaufbahnen aufweist. In der Tat hat Nereid eine ungewöhnlich enge und exzentrische Umlaufbahn für einen unregelmäßigen Mond. Dies deutet darauf hin, dass Nereid einst ein normaler Mond gewesen sein könnte, der stark gestört und in seine aktuelle Position gestoßen wurde, als Triton von Neptuns Schwerkraft gefangen wurde. Das Duo der äußersten neptunischen irregulären Monde, Psamathe und Neso, hat die größten Umlaufbahnen aller bisher in unserem Sonnensystem bekannten natürlichen Satelliten.

Triton war der zweite Mond in unserem Sonnensystem, bei dem eine beträchtliche Atmosphäre festgestellt wurde, die hauptsächlich aus Stickstoff besteht – mit geringeren Mengen an Kohlenmonoxid und Methan. Triton wurde 1846, nur siebzehn Tage nach der Entdeckung von Neptun, von William Lassell entdeckt und ist mit einer Oberflächentemperatur von nur etwa 38 Kelvin eine der kaltesten Welten in unserem Sonnensystem. Die gefrorene Oberfläche von Triton ist mit Stickstoff, Kohlendioxid, Methan und Wassereis beschichtet und weist eine hohe geometrische Albedo von mehr als 70% auf. Zu den Oberflächenmerkmalen gehören eine große südliche Polkappe, alte Kraterflächen, die von Steilhängen und Graben durchschnitten werden, sowie viel jüngere Merkmale, von denen angenommen wird, dass sie durch endogene Prozesse wie z Kryovulkanismus (Eisvulkane).

Voyager 2 flog 1989 von Neptun und seine Beobachtungen ergaben eine Reihe aktiver Geysire, die sich innerhalb der von der Sonne erhitzten Polkappe befanden. Die Geysire schleudern Federn auf eine beeindruckende Höhe von bis zu 8 Kilometern. Triton hat eine relativ hohe Dichte, was darauf hinweist, dass Gesteine ​​ungefähr zwei Drittel seiner Masse ausmachen, und Eis (meistens Wassereis) macht das verbleibende Drittel aus.

Die Massenverteilung der Neptunmonde ist schief. Tatsächlich ist es das einseitigste Satellitensystem aller Riesenplaneten, die in unserem Sonnensystem leben. Triton macht fast die gesamte Masse des Systems aus, während alle anderen Monde zusammen nur ein Drittel von 1% ausmachen. Dies ist dem Mondsystem sehr ähnlich, das den Ringplaneten Saturn umkreist, wo der große, smoggy, orangefarbene Mond Titan – der zweitgrößte Mond in der Familie unserer Sonne (nach Ganymed des Jupiter) – über 95% ausmacht der Gesamtmasse des Saturn-Mondsystems.

Bald nachdem es von Neptun gefangen worden war, war Tritons Umlaufbahn sehr exzentrisch. Dies deutet darauf hin, dass Tritons Gefangennahme ein Durcheinander chaotischer Störungen in den Umlaufbahnen der ursprünglichen inneren Monde von Neptun verursacht hätte – was dazu geführt hätte, dass sie ineinander stürzten und eine Trümmerscheibe erzeugten, die aus diesen katastrophalen Zusammenstößen entstanden war. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass die aktuellen inneren Monde von Neptun nicht die ursprüngliche Generation von Monden sind, die sich zusammen mit Neptun gebildet haben.

Erst nachdem Tritons Umlaufbahn um seinen adoptierten Mutterplaneten kreisförmig geworden war, konnte sich ein Teil der Trümmer wieder ansammeln, um die Monde des Neptun zu bilden, die Astronomen heute beobachten. Tritons höchst störende Invasion des Neptunsystems kann der Grund sein, warum die Monde des Neptun nicht dem Massenverhältnis von 10.000: 1 zwischen Elternplanet und Mondnachkommen entsprechen, das buchstäblich alle Monde in den Satellitensystemen des anderen beobachten Riesenplaneten in unserem Sonnensystem entsprechen.

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Theorien vorgeschlagen, um den Mechanismus zu erklären, der an Tritons Gefangennahme durch Neptun beteiligt ist. Eine Theorie besagt, dass Triton in einer Drei-Körper-Begegnung gefangen war. Nach diesem Szenario ist Triton der einzige Überlebende einer Binärdatei Kuipergürtelobjekt (CBE) das war während einer zerstörerischen engen Begegnung mit Neptun tödlich angerempelt worden.

Es wurden numerische Simulationen durchgeführt, die zeigen, dass es eine Wahrscheinlichkeit von 0,41 gibt, dass Neptuns Mond Halimede in der Vergangenheit in Nereid gesprengt wurde. Obwohl nicht bekannt ist, ob diese Kollision tatsächlich stattgefunden hat, weisen beide Monde ähnliche graue Farben auf. Dies impliziert, dass Halimede ein Stück Nereid sein könnte, das während der Kollision abgebrochen ist.

Triton ist eindeutig eine bizarre Mondwelt, die ihren riesigen Elternplaneten in die falsche Richtung umkreist. Als Triton von seinem Geburtsort in der Kuiper Gürtel, Während seiner Reise durch die Dunkelheit des interplanetaren Raums wagte er sich endlich nahe genug an Neptun heran, um den starken Reiz seiner Gravitationsumarmung zu spüren. Als Neptun sein adoptiertes Mondkind näher und näher zog, erlebte der kalte Wanderer aus der Ferne einen grundlegenden Wandel von einem kometenähnlichen Bewohner der Kuiper Gürtelzu einem Mond eines der Hauptplaneten unseres Sonnensystems. Jetzt bewohnt Triton seine neue Heimat, umkreist den Planeten Neptun, umkreist ihn aber rückwärts. Und wie alle Monde, wo immer sie auch sein mögen, ist es jetzt abhängig von seinem Mutterplaneten. Tatsächlich erhielt Triton seinen Namen als Anspielung auf die Abhängigkeit des Halbgottes Triton vom Meeresgott Neptun in der griechischen Mythologie.

Neptuns rücksichtsloser Gast

Wie hat Triton so viele seltsame Eigenschaften erlangt und warum unterscheidet sich Neptuns Satellitensystem so sehr von denen, die für einen gasförmigen Riesenplaneten vorhergesagt wurden? Zwei Planetenforscher, Dr. Raluca Rufu (Weizmann Institut für Wissenschaft, Israel) und Dr. Robin Canup (Southwest Research Institute, USA) zeigen, wie Triton Neptuns erste Generation sehr unglücklicher Monde katastrophal verwüstete.

Dr. Rufu und Dr. Canup untersuchten das Szenario, in dem Neptun in jungen Jahren ein typisches progressives Mondsystem umkreiste, das denen der anderen Gasriesen in unserem Sonnensystem ähnelte. Die beiden Autoren schlagen vor, dass Triton ursprünglich ein gewesen sein könnte KBO das wanderte von seinem Haus in der Kuiper Gürtel, nur um von Neptun gefangen zu werden. Die Wechselwirkungen, die sich aus der Gefangennahme von Triton zwischen retrograden Monden und Neptuns ursprünglichen, progressiven Monden ergaben, haben möglicherweise zur Zerstörung dieses geordneten Systems geführt und nur die rücksichtslosen Monde von Triton und Neptun hinterlassen, die es heute noch gibt.

Verwenden von N-Körper Simulationen, die einen kürzlich gefangenen Triton und ein wahrscheinlich primordiales progressives System von Monden modellieren, zeigen Dr. Rufu und Dr. Canup, dass Tritons destruktiver Tanz mit ihnen besteht, wenn die Monde ein Massenverhältnis aufweisen, das mit dem von Uranus ‚Mondensystem oder kleiner vergleichbar ist die tragische Wahrscheinlichkeit, das System zu reproduzieren, das Astronomen jetzt beobachten. Die Simulationen zeigen sogar, dass die Wechselwirkungen die ursprüngliche Semi-Major-Achse von Triton schnell genug verringern, um zu verhindern, dass kleinere äußere Monde wie Nereid kurzerhand aus dem System vertrieben werden.

Wenn der Vorschlag der Autoren richtig ist, erklärt er erfolgreich, warum das Mondsystem von Neptun im Vergleich zu dem von Jupiter oder Saturn so seltsam aussieht – was bedeutet, dass die Modelle der Astronomen, wie sich diese Ursysteme um gasförmige Riesenwelten bilden, immer noch stark sind.

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