Obwohl der Saturnmond Iapetus erstmals 1671 von Giovanni Cassini entdeckt wurde, war sein Verhalten äußerst seltsam. Cassini konnte den Mond regelmäßig finden, wenn er sich westlich von Saturn befand, aber als er darauf wartete, dass er zur Ostseite des Saturn schwingt, schien er zu verschwinden. Erst 1705 beobachtete Cassini endlich Iapetus auf der Ostseite, aber es brauchte ein besseres Teleskop, da die Seite Iapetus, die sich im Osten präsentierte, um volle zwei Größenordnungen dunkler war. Cassini vermutete, dass dies auf eine helle Hemisphäre zurückzuführen war, die sich zeigte, als sich Iapetus im Westen befand, und eine dunkle, die im Osten aufgrund der Gezeitensperre sichtbar war.
Mit den Fortschritten bei Teleskopen war der Grund für diese dunkle Kluft Gegenstand vieler Forschungen. Die ersten Erklärungen kamen in den 1970er Jahren und a aktuelles Papier fasst die bisherige Arbeit an diesem faszinierenden Satelliten zusammen und erweitert sie auf den größeren Kontext einiger anderer Saturnmonde.
Die Grundlage für das aktuelle Modell der ungleichmäßigen Darstellung von Iapetus wurde zuerst von Steven Soter, einem der Co-Autoren von Carl Sagans, vorgeschlagenKosmosSerie. Während eines Kolloquiums der Internationalen Astronomischen Union schlug Soter vor, dass der Mikrometeoritenbeschuss eines anderen Saturnmondes, Pheobe, nach innen driftete und von Iapetus aufgenommen wurde. Da Iapetus immer eine Seite dem Saturn zugewandt hält, würde ihm dies ebenfalls eine Vorderkante geben, die die Staubpartikel bevorzugt aufnehmen würde. Einer der großen Erfolge dieser Theorie besteht darin, dass das Zentrum der dunklen Region, bekannt als Cassini Regio, direkt entlang der Bewegungsbahn liegt. Darüber hinaus entdeckten Astronomen im Jahr 2009 einen neuen Ring um den Saturn, der Phoebes rückläufiger Umlaufbahn folgte, wenn auch etwas innerhalb des Mondes, was den Verdacht verstärkte, dass die Staubpartikel aufgrund der Poynting-Robertson-Effekt .
Im Jahr 2010 stellte ein Team von Astronomen, das die Bilder der Cassini-Mission überprüfte, fest, dass die Färbung Eigenschaften hatte, die nicht ganz mit Soters Theorie übereinstimmten. Wenn die Ablagerung von Staub das Ende der Geschichte wäre, wurde erwartet, dass der Übergang zwischen dem dunklen Bereich und dem hellen sehr allmählich erfolgen würde, da der Winkel, in dem sie auf die Oberfläche auftreffen würden, länger werden würde, wodurch der einfallende Staub verteilt würde. Die Cassini-Mission ergab jedoch, dass die Übergänge unerwartet abrupt waren. Außerdem waren die Pole von Iapetus ebenfalls hell und wenn die Staubansammlung so einfach war, wie Soter vorgeschlagen hatte, sollten sie auch etwas beschichtet sein. Darüber hinaus zeigte die spektrale Bildgebung der Cassini-Regio, dass sich ihr Spektrum deutlich von dem von Phoebe unterschied. Ein weiteres potenzielles Problem bestand darin, dass sich die dunkle Oberfläche um mehr als zehn Grad über die vordere Seite hinaus erstreckte.
Überarbeitete Erklärungen kamen ohne weiteres. Das Cassini-Team vermutete, dass der abrupte Übergang auf einen außer Kontrolle geratenen Erwärmungseffekt zurückzuführen war. Wenn sich der dunkle Staub ansammelte, absorbierte er mehr Licht, wandelte es in Wärme um und half dabei, mehr von dem hellen Eis zu sublimieren. Dies würde wiederum die Gesamthelligkeit verringern, die Erwärmung erneut erhöhen und so weiter. Da dieser Effekt die Farbgebung verstärkte, könnte er den abrupteren Übergang auf die gleiche Weise erklären, wie das Anpassen des Kontrasts in einem Bild allmähliche Übergänge zwischen den Farben schärfer macht. Diese Erklärung sagte auch voraus, dass sich das sublimierte Eis um die andere Seite des Mondes bewegen könnte, ausfrieren und die Helligkeit auf den anderen Seiten sowie den Polen verstärken könnte.
Um die spektralen Unterschiede zu erklären, schlugen Astronomen vor, dass Phoebe möglicherweise nicht die einzige Mitwirkende ist. Innerhalb des Saturn-Satellitensystems gibt es über drei Dutzend unregelmäßige Satelliten mit dunklen Oberflächen, die möglicherweise ebenfalls dazu beitragen könnten, die chemische Zusammensetzung zu verändern. Aber während dies nach einer verlockend einfachen Lösung klang, würde eine Bestätigung weitere Untersuchungen erfordern. Die neue Studie, die von Daniel Tamayo von der Cornell University geleitet wurde, analysierte die Effizienz, mit der verschiedene andere Monde Staub produzieren könnten, sowie die Wahrscheinlichkeit, mit der Iapetus ihn aufnehmen könnte. Interessanterweise zeigten ihre Ergebnisse, dass Ymir mit einem Durchmesser von nur 18 km „ungefähr so viel Staub zu Iapetus beitragen sollte wie Phoebe“. Obwohl keiner der anderen Monde unabhängig davon aussah, dass er eine so starke Staubquelle darstellte, wurde festgestellt, dass die Summe des Staubs, der auf die verbleibenden unregelmäßigen, dunklen Monde kam, mindestens so wichtig war wie Ymir oder Phoebe. Als solche ist diese Erklärung für die spektrale Abweichung gut begründet.
Auch die letzte Schwierigkeit, Staub an der Vorderseite des Mondes zu verteilen, wird in der neuen Arbeit erläutert. Das Team schlägt vor, dass Exzentrizitäten in der Umlaufbahn des Staubs es ihm ermöglichen, den Mond in ungeraden Winkeln abseits der führenden Hemisphäre zu treffen. Solche Exzentrizitäten könnten leicht durch Sonnenstrahlung erzeugt werden, selbst wenn die Umlaufbahn des Ursprungskörpers nicht exzentrisch war. Das Team analysierte solche Effekte sorgfältig und erstellte Modelle, die in der Lage sind, die Staubverteilung hinter der Eintrittskante abzugleichen.
Die Kombination dieser Revisionen scheint Soters Grundprämisse zu sichern. Ein weiterer Test wäre zu sehen, ob auch andere große Satelliten wie Iapetus Anzeichen von Staubablagerungen zeigten, wenn auch nicht so stark geteilt, da den meisten anderen Monden die synchrone Umlaufbahn fehlt. Tatsächlich wurde festgestellt, dass der Mond Hyperion dunklere Regionen in seinen Kratern aufwies, als Cassini 2007 nur noch wenige bildete. Diese dunklen Regionen zeigten auch ähnliche Spektren wie die von Cassini Regio. Saturns größter Mond, Titan, ist ebenfalls durch die Gezeiten eingeschlossen und würde voraussichtlich Partikel an seiner Vorderkante mitreißen, aber aufgrund seiner dicken Atmosphäre würde der Staub wahrscheinlich mondweit verteilt sein. Obwohl es schwer zu bestätigen ist, haben einige Studien gezeigt, dass dieser Staub dazu beitragen kann, dass die Atmosphäre des Titans Dunst zeigt.
