क्या शनि का एक चंद्रमा टाइटन की बर्फ़ से बना?
शनि के तंत्र में दो विचित्रताएँ हैं। आयपेटस, इसके बड़े चंद्रमाओं में से एक, असामान्य रूप से बर्फ़ से भरपूर है: बाहरी सौर मंडल के बड़े बर्फ़ीले पिंडों — क्वाओआर, प्लूटो, ट्राइटन — की तुलना में इसमें चट्टान से कहीं ज़्यादा पानी है। क्वाओआर आयपेटस से छोटा है, फिर भी कहीं ज़्यादा घना है। और टाइटन, शनि का विशाल चंद्रमा, उम्मीद से ज़्यादा खिंची हुई कक्षा में चलता है (आज 0.029 की उत्केंद्रता)।
टाइटन शनि से लगभग 12 लाख किलोमीटर दूर परिक्रमा करता है; आयपेटस लगभग 36 लाख किलोमीटर दूर।
एक टक्कर, दो पहेलियाँ?
सैन होज़े स्टेट यूनिवर्सिटी के इग्नासियो मोस्केइरा एक विचार की परीक्षा करते हैं जो उन्होंने 2005 में पी. आर. एस्त्रादा के साथ प्रस्तावित किया था: टाइटन पर एक विशाल टक्कर। इस टक्कर ने टाइटन के बाहरी मेंटल से बर्फ़ को शनि के चारों ओर दूर की कक्षाओं में उछाल दिया होगा, जहाँ वह इकट्ठा होकर आयपेटस बन सकती थी। उसी चोट ने टाइटन की कक्षा को खींच दिया होगा।
यह परिदृश्य “टक्कर मारकर भागने” (hit-and-run) वाली टक्करों से प्रेरित है, जिनका सहारा बुध के असामान्य रूप से बड़े लोहे के कोर को समझाने के लिए पहले ही लिया जा चुका है: टकराने वाले पिंड का चट्टानी कोर आगे निकल जाता है, जबकि मेंटल से उखड़ी बर्फ़ पीछे रह जाती है।
सिमुलेशन क्या दिखाते हैं
यह अध्ययन शनि के गुरुत्व समेत 3D टक्कर सिमुलेशन (लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लैबोरेटरी के Spheral कोड से) इस्तेमाल करता है, फिर मलबे को दिनों, सालों और 50 साल तक ट्रैक करता है। दोनों पिंडों में एक चट्टानी कोर और एक बर्फ़ीला मेंटल है।
परिदृश्य 1 — शनि के तंत्र के बाहर से आया टकराने वाला पिंड। टाइटन के दसवें हिस्से जितने द्रव्यमान वाला एक पिंड 10 किमी/सेकंड पर तिरछा टकराता है।
- पाँच दिन बाद लगभग 3.5 आयपेटस-द्रव्यमान जितना मलबा शनि से बँधा रहता है, जिसका 83 % बर्फ़ है।
- उस बर्फ़ का 95 % टाइटन के मेंटल से आता है।
- बर्फ़ का एक नमूना ऐसी कक्षा में चलता है जो आयपेटस की दूरी से भी आगे पहुँचती है।
- टकराने वाले पिंड का चट्टानी कोर हमेशा के लिए शनि से बच निकलता है।
- टाइटन की कक्षीय उत्केंद्रता उछलकर लगभग 0.13 हो जाती है।
परिदृश्य 2 — एक साथी जो पहले से शनि की परिक्रमा कर रहा था। टाइटन के चौथाई द्रव्यमान वाला एक पिंड 45° पर और लगभग 3.7 किमी/सेकंड पर टकराता है।
- यह 0.60 आयपेटस-द्रव्यमान बर्फ़ छोड़ता है।
- इसका चट्टानी कोर टाइटन को छूकर आगे निकल जाता है, फिर — एक रन में — 6.9 साल बाद लौटकर टाइटन से टकराता है। विलय के बाद टाइटन की उत्केंद्रता लगभग 0.10 होगी।
सीमाएँ, लेखक के अपने शब्दों में
ये कम विभेदन वाले “पायलट” सिमुलेशन हैं — प्रति आयपेटस-द्रव्यमान सिर्फ़ लगभग 27 कण। ये टुकड़ों के आकार को अलग-अलग नहीं दिखाते और इनका अभिसरण (convergence) साबित नहीं हुआ है; लौटने की तारीख़ें संख्यात्मक सेटिंग के प्रति संवेदनशील हैं।
सबसे बढ़कर, सिमुलेशन में आयपेटस नहीं बनता। बर्फ़ बहुत लंबी खिंची कक्षाओं में पहुँचती है जो अब भी टाइटन के रास्ते को काटती हैं। आयपेटस की दूरी पर एक वृत्ताकार कक्षा में टिकने के लिए उसे 67 से 86 % ज़्यादा कोणीय संवेग चाहिए होगा — जो शायद बची हुई गैस या मलबे की एक डिस्क कक्षाओं को धीमा और गोल करके दे सके। वह क़दम मॉडल नहीं किया गया है। टाइटन की वर्तमान उत्केंद्रता भी सिमुलेट किए गए मानों से कम है, इसलिए बाद में एक अवमंदन (damping) की भी ज़रूरत होगी।
क्या टिकता है, क्या अभी दिखाना बाक़ी है
परिदृश्य का पहला क़दम टिकता है: एक टक्कर कई आयपेटस-द्रव्यमान जितना बर्फ़ का भंडार बना सकती है, ज़्यादातर टाइटन से उखड़ा हुआ, और साथ ही टाइटन की कक्षा को खींच सकती है। बाक़ी — आयपेटस को जोड़ना और उसकी कक्षा को वृत्ताकार बनाना — अभी साबित होना है। लेखक यह भी सुझाते हैं कि बची हुई गैस की एक डिस्क शनि के तंत्र की दूसरी विशेषताओं को समझा सकती है, जैसे उसके बर्फ़ीले भीतरी चंद्रमा और वलय; ये विचार हैं, नतीजे नहीं।