Saturnovy měsíce s límcem

Saturn je známý svým prstencem. I jeho měsíček Pan se tváří, že má prstenec. Ten ale sedí přímo na jeho povrchu. Pan není jediný s touto ozdobou.

V minulých dnech NASA zveřejnila snímky Saturnova pastýřského měsíčku Pan, který pořídila sonda Cassini ze vzdálenosti necelých pětadvaceti tisíc kilometrů (pro srovnání, 16x blíže, než je náš Měsíc od Země). Na první pohled je zřejmé, že tu není něco v pořádku. Astronomická tělesa mají buď tvar koule (jsou-li dostatečně hmotná, aby je dokázala gravitace zformovat), nebo jsou to nepravidelné skály či slepence skal. Měsíček Pan s průměrem necelých třicet kilometrů bychom řadili někam mezi tyto dvě skupiny.

Skutečnost je však komplikovanější. Již na starších snímcích se ukazovala jakási protáhlá až diskovitá struktura, nejnovější fotografie ukazují velice záhadný útvar. Záhadnější už je pouze skutečnost, že bulvár dosud není zahlcený spikleneckými teoriemi o zkamenělém létajícím talíři zapomenutém na oběžné dráze Saturna. Využijme této skutečnosti a nastiňme si mechanismy, které mohly dát vzniknout takovému zvláštnímu útvaru. 

Předně upozorněme na skutečnost, že tento útvar je sice výjimečný, nicméně ve sluneční soustavě není jediný a v soustavě měsíců Saturnu ani ojedinělý. Horský límec obepínající rovník měsíce se nazývá ekvatoriální hřeben. Kromě měsíčku Pan ho má i Japetus a s největší pravděpodobností také Atlas, kolem kterého sonda Cassini proletí asi za měsíc. Není vůbec jisté, zda mechanismy mající na svědomí rovníková pohoří byly na všech měsících tytéž. Proč takové měsíce nebyly objeveny u jiných planet, a u Saturnu hned tři, je předmětem vášnivých dohadů. Dokud nebude objasněn vznik, můžeme se pouze dohadovat, zda jde o principiální záležitost, nebo pouze o náhodnou koincidenci.

Vezměme to popořadě. Rovníkové pohoří na Japetu je nejmohutnější. S délkou 1300 km a výškou až 20 km mění vzhled Japeta na obrovský vlašský ořech. Lem sice nekopíruje celý rovník, ale zabírá jeho podstatnou část. Sám měsíc má průměr téměř jeden a půl tisíce kilometrů. I při hustotě jen o málo vyšší, než má voda, je to dost na to, aby ho gravitace dokázala zformovat do přibližně kulového tvaru. 

Dnes je tvar měsíce opravdu hodně podobný kouli. Před dávnými časy to tak možná nebylo. Předpokládá se, že Japetus kdysi rotoval podstatně rychleji a byl díky odstředivé síle také patřičně zploštělý. Slapové síly Saturnu Japeta časem zbrzdily až na tzv. vázanou rotaci. Možná se uplatnil i jiný, katastrofický, mechanismus. Jisté je, že nyní se Japetus otočí kolem osy jednou za téměř osmdesát dní a o nějakém zploštění nemá vůbec cenu mluvit. Dříve byl Japetus díky rotaci zploštělý, dnes, kdy odstředivé síly přestaly prakticky působit, se vrátil do své původní podoby koule.

Matematika možná již trkne, že tu něco nesedí. Zpomalením rotace se objem tělesa rozhodně nemění. To, co se však u ideálního geometrického tělesa změní, je velikost jeho povrchu. Víme, že koule je těleso s nejmenším povrchem při daném objemu. Zploštělá koule již tak výhodný poměr nemá. Povrch je větší, než u přesné koule.

Když se rotace zpomalila a měsíc se stal opět koulí, zjistil, že původní kabát je mu poněkud velký. Tvrdá kůra Japeta nedokázala pružně zareagovat na změnu tvaru. Příměr ke kabátu možná není správný. Kabát není uzavřený, když je velký, prostě sahá na paty. Tady šlo spíše o dupačky. Jsou-li dupačky velké, vyřeší problém tím, že se na nich udělají faldy. V případě rotujícího Japeta se udělal fald jediný, na rovníku. Při podrobnějším studiu se dá na jeho rovníkovém hřbetu rozeznat pásmová struktura údolí rovnoběžných s rovníkem, která tento předpoklad podporuje.

Myšlenka obřích faldů v plášti Japeta není jedinou teorií aspirující na vysvětlení fenoménu. Jsou tu ještě další, ale ty si popíšeme na malém měsíčku Pan a ještě menším Atlasu. 

Připadá u takto malých a poměrně rychle rotujících měsíců (13 a 14 hod) výše zmíněný mechanismus v úvahu? Vyloučit se to nedá, ale častěji se uvažuje o něčem jiném. Měsíčky obíhají v rovině Saturnova prstence a svou dráhu si za dobu své existence jaksepatří vymetly. 

Část hmoty z prstenců se mohla na měsíčcích usadit, a protože jsou prstence velice tenké, dopadaly jeho částečky především v oblasti rovníku. Jiní vědci přemýšlí o jakýchsi malých zárodečných prstencích kolem Pana a Atlanta, které se časem usadily na jejich površích. Variant je bezpočet, zatím není jak rozhodnout, která nebo které jsou pravděpodobnější.

Japetus, Pan a Atlas jsou zatím jediné měsíce, u kterých je popsán ekvatoriální hřeben. Jsou-li ve sluneční soustavě další, ukáže budoucnost. Zda tyto útvary vznikly změnou tvaru měsíce, impakty v rovině rovníku nebo jiným mechanismem, je nadále předmětem diskusí.