Iapetus, Bulan Saturnus Yang Aneh

[lordi]

Belum memiliki alat canggih selain mata telanjang kita untuk menjelajahi alam semesta, abad ke-17 mengantarkan revolusi dengan adopsi teleskop. Dengan bukaan yang lebih besar dan kekuatan untuk mengumpulkan lebih banyak cahaya sekaligus, objek di luar batas visibilitas manusia — baik dalam hal resolusi tinggi maupun redup — tiba-tiba berubah dari tidak dapat diamati menjadi dapat diamati dengan mudah. Hampir seketika, objek dan fitur baru menjadi jelas, termasuk empat bulan utama Jupiter, fase Venus, cincin Saturnus dengan banyak fitur di dalamnya, dan banyak lagi.

Kemudian pada tahun 1671, astronom Italia Giovanni Cassini mengamati Saturnus, yang diketahui memiliki bulan raksasa, Titan, dan menemukan bulan lain: Iapetus. Sementara Cassini terus membuat banyak penemuan lain tentang Saturnus, termasuk banyak bulan lainnya, Iapetus adalah salah satu hal teraneh yang pernah dilihat siapa pun di langit. Cassini menemukan Iapetus di sisi barat Saturnus, tetapi ketika dia mencarinya nanti di orbitnya, di sisi timur Saturnus, ia tidak ada. Bulan tetap hilang selama beberapa dekade sampai, dengan teleskop yang ditingkatkan secara signifikan, Cassini akhirnya melihatnya, dua magnitudo lebih redup daripada yang terlihat di sisi barat Saturnus, pada tahun 1705. Meski luar biasa, itu hanyalah langkah awal untuk memahami misteri tersebut. Iapetus: bulan teraneh di tata surya kita.

Saat ini, kita memiliki kita memiliki kemewahan ratusan tahun kemajuan ilmiah, dan teknologi yang hanya bisa diimpikan oleh Cassini. Teleskop modern memiliki kekuatan pengumpulan cahaya ratusan kali lipat dari teleskop terbesar pada zamannya, dengan pemandangan yang membawa kita ke panjang gelombang yang tidak dapat diamati oleh mata manusia, dengan banyak observatorium yang terletak di luar angkasa, dan dengan beberapa di antaranya — seperti Voyager 1 pesawat ruang angkasa atau misi Cassini NASA — benar-benar melakukan perjalanan ke sana dan mencitrakan dunia yang jauh ini secara in situ.


Saturnus, seperti semua dunia raksasa gas di tata surya kita, memiliki sistem satelitnya sendiri yang unik dan kaya, sebagian besar dalam bentuk bulan dan cincin. Cincin utama sejauh ini merupakan fitur yang paling menonjol, dengan bulan-bulan muda kecil dan bulan-bulan kecil di dalamnya. Di luar cincin utama, Saturnus memiliki delapan bulan penting dan menonjol:

•     Mimas
•     Enceladus
•     Tethys
•     Dione
•     Rhea
•     Titan
•     Hyperion
•     Iapetus

Dari delapan bulan tersebut, Iapetus tidak hanya yang terluar, tetapi juga memiliki tiga ciri khusus yang membuatnya unik.

1.) Iapetus tidak mengorbit pada bidang yang sama dengan sistem Saturnus lainnya. Dari semua planet di tata surya, Saturnus berputar paling cepat kedua, menyelesaikan satu putaran penuh pada porosnya hanya dalam 10,7 jam. Cincin Saturnus mengorbit pada bidang yang sama, hampir seluruhnya terbuat dari es air. Dan dari delapan bulannya yang disebutkan di atas, tujuh di antaranya mengorbit dalam jarak 1,6° dari bidang yang sama, dengan hanya Mimas yang memiliki kemiringan lebih dari setengah derajat.

Kecuali, yaitu Iapetus. Mengorbit Saturnus pada jarak lebih dari dua kali lipat jarak Titan atau Hyperion, Iapetus condong pada 15,5° terhadap sistem Saturnus lainnya: sifat yang sulit dijelaskan. Biasanya, hanya ada tiga cara untuk bulan terbentuk: dari piringan planet, dari tabrakan yang menimbulkan puing-puing dalam jumlah besar, atau dari tangkapan gravitasi. Mengingat bahwa Iapetus adalah bulan terbesar ketiga Saturnus, yang tampaknya memiliki komposisi yang mirip dengan bulan-bulan Saturnus lainnya, dan ia hampir tidak memiliki eksentrisitas orbit, bahkan tarikan gravitasi yang paling kuat pun akan kesulitan untuk memindahkan Iapetus keluar dari bidang Saturnus, jika, memang di situlah awalnya terbentuk.

2.) Iapetus memiliki ekuator berbentuk tidak normal. Sama seperti Bumi, bulan, atau matahari, Iapetus bukanlah bola yang sempurna. Namun, sementara Bumi dan matahari sedikit menonjol di ekuator dan tampak terkompresi di kutubnya karena keseimbangan antara gravitasi dan momentum sudut yang disebabkan oleh rotasinya — suatu kondisi yang dikenal sebagai kesetimbangan hidrostatik — sifat Iapetus semuanya salah untuk geraknya. Khatulistiwanya memiliki diameter 1.492 kilometer dibandingkan dengan diameter kutub ke kutubnya yang hanya 1.424 kilometer, yang akan mewakili kesetimbangan hidrostatik jika Iapetus berputar 360° penuh setiap ~16 jam. Tapi ternyata tidak. Iapetus terkunci secara pasang surut ke Saturnus, artinya ia berotasi hanya sekali setiap 79 hari.

Selain itu, kunjungan misi Cassini ke Iapetus menunjukkan sesuatu yang sama sekali baru dan tak terduga: punggungan khatulistiwa yang sangat besar yang membentang sepanjang 1.300 kilometer, atau hampir sepanjang diameter planet ini. Punggungan ini memiliki lebar sekitar 20 kilometer, tinggi 13 kilometer, dan mengikuti garis khatulistiwa hampir sempurna. Ada beberapa segmen yang terputus selain punggungan utama, banyak puncak yang terisolasi, dan bagian di mana punggungan tunggal tampaknya pecah menjadi tiga punggungan paralel. Ini adalah satu-satunya dunia di tata surya dengan fitur seperti itu, dan setiap teori mencoba untuk menjelaskan bagaimana bulan ini memiliki sifat ekuator aneh seperti ini.

3.) Iapetus memiliki warna dua yang berbeda jelas. Percaya atau tidak, ketika Iapetus pertama kali ditemukan, inilah penjelasan yang diajukan oleh Cassini sendiri atas apa yang dilihatnya. Menyadari bahwa teleskop yang sama yang melihat Iapetus di ujung barat Saturnus seharusnya mampu mengungkapnya di ujung timur, Cassini berhipotesis bahwa:

- satu belahan Iapetus pasti secara intrinsik jauh lebih gelap (dan lebih redup) daripada yang lain,
- Iapetus harus terkunci secara pasang surut ke Saturnus, sehingga belahan yang sama menghadap kita pada titik yang sama di orbitnya,
- perbedaan ini harus dapat dideteksi ketika teleskop yang lebih besar tersedia.

Cassini tidak hanya membuat prediksinya untuk pengamatan era 1670-an, tetapi dia sendiri adalah orang yang melakukan deteksi kritis pertama Iapetus di tepi timur Saturnus ketika dia sendiri memperoleh peralatan superior pada tahun 1705.

Namun, tidak seperti dua teka-teki lainnya, teka-teki ini akhirnya terpecahkan — suatu prestasi yang hampir mustahil pada masa Cassini. Seperti yang dapat Anda lihat dari peta Iapetus yang penuh warna, belahan "terdepan" sangat gelap, seolah-olah berwarna coklat kemerahan, sedangkan belahan "belakang" berwarna putih salju, tertutup berbagai es yang mudah menguap.

Ternyata, ada cincin materi yang sangat besar tetapi bermassa rendah, condong ke arah rotasi Saturnus dan juga ke orbit Iapetus, yang tersebar melintasi jarak hampir 100 juta kilometer: hanya sedikit dari jarak Bumi-matahari.

Phoebe memancarkan partikel, dan Iapetus masuk ke aliran partikel itu. Saat terkena sinar matahari langsung, sisi Iapetus tanpa partikel dari Phoebe menahan panas dalam jumlah yang lebih kecil daripada sisi dengan partikel tersebut, sehingga es di bagian yang "lebih panas" lebih mungkin untuk menyublim, di mana mereka dapat mendarat di " sisi yang lebih dingin". Seiring waktu, volatil es menumpuk di sisi "dingin", sedangkan volatil es direbus dari belahan "panas", hanya menyisakan partikel non-volatil yang lebih baik dalam menyerap panas.

Ketika kita melihat semua fakta ini bersama-sama, bersama dengan sifat-sifat fisik Iapetus seperti kerapatan dan komposisinya, kita dapat menyusun skenario yang belum tentu 100% benar (dan tentu saja tidak diterima secara umum), tetapi itu memberikan penjelasan yang masuk akal tentang bagaimana Iapetus muncul.

Kembali ke masa-masa awal tata surya, proto-matahari memanas sementara ketidakstabilan terbentuk di piringan protoplanet di sekitarnya. Dua ketidakstabilan terbesar dan paling awal akan tumbuh menjadi dunia yang benar-benar raksasa, Jupiter dan Saturnus, sementara semua raksasa gas mengembangkan cakram mengelilingi planet. Masing-masing cakram ini akan terfragmentasi, membentuk serangkaian bulan di bidang yang sama. Salah satunya adalah Iapetus, yang mungkin terbentuk dari tabrakan masif awal di sistem Saturnus muda, atau karena gangguan dari bidang Saturnus melalui interaksi gravitasi. Iapetus, dari delapan bulan utama Saturnus, menjadi satu-satunya yang memperlihatkan sistem cincin.

Pada hari-hari awal sistem ini, Iapetus berputar dengan cepat, menyebabkannya membengkak. kemudian dengan cepat mengeras, sementara benturan berdampak besar menciptakan lima kawah terbesarnya dan menimbulkan puing-puing. Beberapa dari puing-puing itu mungkin telah membentuk cincin atau bulan yang secara pasang surut dipecah menjadi piringan puing-puing, yang kemudian jatuh ke permukaan Iapetus, membentuk punggungan khatulistiwa, sementara tonjolannya membeku. Seiring waktu, Phoebe pernah terperangkap, sejumlah kecil materinya yang kaya debu mendarat di belahan utama Iapetus, menyebabkan es mencair dan mengendapkan material yang gelap. Selama sisa sejarah tata surya, gugusan es di belahan bumi yang tertinggal, meninggalkan material yang gelap menumpuk di sisi depan. Saat ini, tebalnya hampir satu kaki (sekitar 25 sampai 30 cm).

Namun, terlepas dari betapa menjanjikannya skenario ini, saat ini belum ada cukup informasi untuk memvalidasinya atau mengesampingkan alternatif tersebut. Punggungan dan tonjolan khatulistiwa bisa terbentuk jika kerak Iapetus "membeku" padat pada tahap awal dari pembentukan bulan ini, dengan punggungan yang berasal dari bahan es yang terangkat dan mengeras. Alternatifnya, sejumlah besar aluminium-26 bisa saja terperangkap di bagian dalam bulan, memanaskan Iapetus dan menciptakan fitur-fitur ini. Dan berdasarkan fakta bahwa tidak ada benda dalam wilayah Saturnus yang lebih jauh dari Iapetus, mungkin saja, meskipun tidak disukai, bahwa ini sebenarnya adalah benda yang ditangkap, seperti Triton.