Obwohl der Saturnmond Iapetus 1671 von Giovanni Cassini entdeckt wurde, war sein Verhalten äußerst seltsam. Erst 1705 beobachtete Cassini schließlich Iapetus auf der Ostseite, aber es brauchte ein besseres Teleskop, weil die Seite, die Iapetus im Osten zeigte, zwei Größenordnungen dunkler war. Cassini vermutete, dass dies auf eine helle Hemisphäre zurückzuführen war, die sich im Westen von Iapetus befand, und auf eine dunkle, die im Osten sichtbar war, weil sich die Gezeiten blockierten.
Mit den Fortschritten bei Teleskopen war der Grund für diese dunkle Kluft Gegenstand vieler Forschungen. Die ersten Erklärungen kamen in den 1970er Jahren und ein kürzlich veröffentlichtes Papier fasst die bisherigen Arbeiten an diesem faszinierenden Satelliten zusammen und erweitert ihn 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 Mitautoren von Carl Sagans, vorgeschlagen Kosmos Serie. 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 zum Saturn zeigt, würde dies ihm ebenfalls eine Vorderkante geben, die vorzugsweise die Staubpartikel aufnimmt. Einer der großen Erfolge dieser Theorie ist, dass sich das Zentrum der dunklen Region, bekannt als Cassini Regio, direkt entlang des Bewegungspfades befindet. Darüber hinaus entdeckten Astronomen 2009 einen neuen Ring um den Saturn nach Phoebes rückläufiger Umlaufbahn, obwohl er sich leicht im Inneren des Mondes befindet, was den Verdacht verstärkt, dass die Staubpartikel aufgrund des Poynting-Robertson-Effekts nach innen driften sollten.
Im Jahr 2010 stellte ein Team von Astronomen, die die Bilder der Cassini-Mission überprüften, 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 Licht sehr allmählich sein würde, da der Winkel, in dem sie auf die Oberfläche treffen würden, sich verlängern und den einströmenden Staub ausbreiten würde. Die Cassini-Mission ergab jedoch, dass die Übergänge unerwartet abrupt waren. Außerdem waren die Stangen von Iapetus ebenfalls hell und wenn die Staubansammlung so einfach war, wie Soter vorgeschlagen hatte, sollten sie auch etwas beschichtet sein. Darüber hinaus ergab die spektrale Abbildung des Cassini Regio, dass sich sein Spektrum deutlich von dem von Phoebe unterschied. Ein weiteres mögliches Problem bestand darin, dass sich die dunkle Oberfläche um mehr als zehn Grad an der Vorderseite vorbei erstreckte.
Überarbeitete Erklärungen wurden sofort veröffentlicht. Das Cassini-Team schlug vor, dass der abrupte Übergang auf einen außer Kontrolle geratenen Erwärmungseffekt zurückzuführen sei. Wenn sich der dunkle Staub ansammelte, absorbierte er mehr Licht, wandelte es in Wärme um und half, mehr vom hellen Eis zu sublimieren. Dies würde wiederum die Gesamthelligkeit verringern, die Erwärmung erneut erhöhen und so weiter. Da dieser Effekt die Färbung verstärkt, könnte er den abrupteren Übergang auf die gleiche Weise erklären, wie das Anpassen des Kontrasts auf einem Bild allmähliche Übergänge zwischen Farben schärft. Diese Erklärung sagte auch voraus, dass sich das sublimierte Eis um die andere Seite des Mondes bewegen könnte, gefrieren und die Helligkeit auf den anderen Seiten sowie den Polen verbessern könnte.
Um die spektralen Unterschiede zu erklären, schlugen Astronomen vor, dass Phoebe möglicherweise nicht der 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. Obwohl dies nach einer verlockend einfachen Lösung klang, würde eine Bestätigung weitere Untersuchungen erfordern. Die neue Studie unter der Leitung von Daniel Tamayo von der Cornell University 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 wichtig für Iapetus sein sollte wie Phoebe“. Obwohl keiner der anderen Monde unabhängig voneinander eine so starke Staubquelle zu sein schien, wurde festgestellt, dass die Staubmenge, die aus den verbleibenden unregelmäßigen, dunklen Monden stammt, mindestens so wichtig war wie Ymir oder Phoebe. Daher ist diese Erklärung für die spektrale Abweichung gut begründet.
Die letzte Schwierigkeit, Staub über die Vorderseite des Mondes zu verteilen, wird auch in der neuen Veröffentlichung erläutert. Das Team schlägt vor, dass Exzentrizitäten in der Umlaufbahn des Staubes es ihm ermöglichen, den Mond in ungeraden Winkeln von der führenden Hemisphäre aus zu treffen. Solche Exzentrizitäten könnten leicht durch Sonnenstrahlung erzeugt werden, selbst wenn die Umlaufbahn des Ursprungskörpers nicht exzentrisch wäre. Das Team analysierte solche Effekte sorgfältig und erstellte Modelle, mit denen die Staubverteilung über die Vorderkante hinaus angepasst werden kann.
Die Kombination dieser Überarbeitungen scheint Soters Grundvoraussetzung zu sichern. Ein weiterer Test wäre zu sehen, ob andere große Satelliten wie Iapetus ebenfalls Anzeichen von Staubablagerung zeigten, auch wenn sie nicht so stark voneinander getrennt waren, da den meisten anderen Monden die synchrone Umlaufbahn fehlt. In der Tat wurde festgestellt, dass der Mond Hyperion dunklere Regionen in seinen Kratern hat, als Cassini 2007 nur wenige davon hatte. Diese dunklen Regionen zeigten auch ähnliche Spektren wie die von Cassini Regio. Der größte Saturnmond, Titan, ist ebenfalls gezeitengesperrt und es wird erwartet, dass er Partikel an seiner Vorderkante auffegt. Aufgrund seiner dichten Atmosphäre würde sich der Staub wahrscheinlich mondweit ausbreiten. Obwohl schwer zu bestätigen, haben einige Studien darauf hingewiesen, dass solcher Staub dazu beitragen kann, die Atmosphäre des Dunsttitans zu verbessern.
