Tack vare Cassini uppdrag, har man lärt sig mycket om Saturns system av månar (alias. Tack vare en orbiter i systemet har astronomer och entusiaster för rymdutforskning behandlats till en till synes oändlig ström av bilder och data, som i sin tur har möjliggjort oss för att lära oss många intressanta saker om dessa måners utseende, ytfunktioner, sammansättning och bildningshistorik.
Detta är verkligen sant för Saturnus ljusa måne av Dione. Förutom att den är den 15: e största månen i solsystemet, och mer massiv än alla kända månar som är mindre än sig själv, har den mycket gemensamt med andra Cronian-satelliter - som Tethys, Iapetus och Rhea. Detta inkluderar att vara huvudsakligen sammansatt av is, ha en synkron rotation med Saturnus och en ovanlig färg mellan dess ledande och bakre halvkuglar.
Upptäckt och namngivning:
Dione observerades först av den italienska astronomen Giovanni Domenico Cassini 1684 med ett stort flygteleskop som han satt upp på grund av Parisobservatoriet. Tillsammans med månarna i Iapetus, Rhea och Tethys - som han upptäckte 1671, 1672 respektive 1684 - gav han namn på dessa månar Sidera Lodoicea (“Stjärnor av Louis”, efter hans beskyddare, kung Louis XIV av Frankrike).
Dessa namn fångade dock inte utanför Frankrike. I slutet av 1600-talet föll astronomer istället i vanan att namnge Saturnus då kända månar som Titan och Saturn I genom V, i ordning efter deras observerade avstånd från planeten. Att vara den näst avlägsen (bakom Tethys) Dione blev känd som Saturn II i över ett sekel.
De moderna namnen föreslogs 1847 av John Herschel (son till den berömda astronomen William Herschel), som föreslog att alla månar från Saturnus skulle namnges efter titanerna - Cronos söner och döttrar i den grekiska mytologin (motsvarigheten till den romerska Saturnus) .
I hans publikation 1847Resultat av astronomiska observationer gjorda vid udden av det goda hoppet, han föreslog namnet Dione, en forntida orakulär titaness som var Zeus hustru och afrodite mor. Dione finns med i Homer's Iliadenoch geologiska drag - till exempel kratrar och klippor - tar sina namn från människor och platser i Virgils Aeneiden.
Storlek, massa och omloppsbana:
Med en medelradius på 561,4 ± 0,4 km och en massa av cirka 1.0954 × 1021 kg, är Dione ekvivalent i storlek till 0,088 jordar och 0,000328 gånger så massiv. Den kretsar runt Saturnus på ett medelavstånd (halv-huvudaxel) på 377,396 km, med en mindre excentricitet på 0,0022 - från 376,566 km vid periapsis och 378,226 km vid apoapsis.
Diones halv-huvudaxel är cirka 2% mindre än månens. Men som reflekterar Saturnus större massa är Diones omloppsperiod en tiondel av månen (2,736915 dagar jämfört med 28). Dione är för närvarande i en 1: 2 medelrörelsebanresonans med Saturnus månens Enceladus, och fullbordar en bana av Saturnus för varje två banor som Enceladus fullbordar.
Denna resonans upprätthåller Enceladus orbital excentricitet (0,0047) och ger tidvattenböjning som driver Enceladus omfattande geologiska aktivitet (som i sin tur driver sin kryovolkaniska jetflyg). Dione har två sam-orbitala månar (alias trojan): Helene och Polydeuces. De är belägna inom Diones Lagrangian-punkter, 60 grader före respektive bakom den.
Sammansättning och ytfunktioner:
Med en medeltäthet på 1,478 ± 0,003 g / cm³ består Dione huvudsakligen av vatten, med en liten återstod sannolikt av en silikatbergkärna. Även om det är något mindre och tätare än Rhea, är Dione annars mycket lika med avseende på dess varierande terräng, albedo-funktioner och skillnaden mellan dess ledande och bakre halvklot.
Sammantaget känner forskare till fem klasser av geologiska drag på Dione - Chasmata (chasmer), dorsa (åsar), fossa (långa, smala fördjupningar), kratrar och catenae (kraterkedjor). Kratrar är det vanligaste inslaget, liksom många Cronian-månar, och kan särskiljas i termer av kraftigt kraterat terräng, måttligt kraterade slättar och lätt kraterade slättar.
Den kraftigt kraterade terrängen har många kratrar med en diameter på mer än 100 km (62 mi), medan slättområdena tenderar att ha kratrar mindre än 30 km (19 mi) i diameter (med vissa områden som är kraftigare krater än andra).
Mycket av den kraftigt kraterade terrängen är belägen på den bakre halvklotet, med de mindre kraterområdena på den ledande halvklotet. Detta är motsatsen till vad många forskare förväntade sig och antyder att Dione under tidpunkten för tungt bombardemang var tidigt låst till Saturnus i motsatt riktning.
Eftersom Dione är relativt liten, är det teoretiserat att en påverkan som är tillräckligt stor för att orsaka en 35 km krater skulle ha varit tillräcklig för att snurra satelliten i motsatt riktning. Eftersom det finns många kratrar större än 35 km (22 mi), kunde Dione flera gånger ha spunnits under sin tidiga historia. Mönstret för krater sedan dess och den ledande halvklotens ljusa albedo antyder att Dione har förblivit i sin nuvarande orientering i flera miljarder år.
Dione är också känt för sina olika färgade ledande och bakre halvkuglar, som liknar Tethys och Rhea. Medan dess ledande halvklot är ljus, är dess bakre halvklot mörkare och rödare i utseende. Detta beror på den ledande halvklotet som plockar upp material från Saturns E-ring, som matas av Enceladus kryovolkanutsläpp.
Samtidigt interagerar den efterföljande halvklotet med strålning från Saturnus magnetosfär, vilket gör att organiska element som finns i dess ytis blir mörka och rödare i utseende.
Ett annat framträdande drag är Diones "otäcka terräng", som täcker dess bakre halvklot och består helt och hållet av hög albedomaterial som också är tunt nog för att inte dölja ytfunktionerna under. Ursprunget till dessa funktioner är okänt, men en tidigare hypotes antydde att Dione var geologiskt aktiv kort efter dess bildning, en process som sedan har upphört.
Under denna tid av geologisk aktivitet kunde endogen återuppbyggnad ha skjutit material från det inre till ytan, med streck bildade från utbrott längs sprickor som föll tillbaka till ytan som snö eller aska. Senare, efter att den interna aktiviteten och återuppbyggnaden upphörde, fortsatte kraterningen främst på den ledande halvklotet och utplånade strimmelmönstren där.
Denna hypotes visade sig vara felaktig av Cassini sondflyby den 13 december 2004, som producerade närbild. Dessa avslöjade att "wisps" faktiskt inte var isavlagringar alls, utan snarare ljusa isklippor skapade av tektoniska sprickor (chasmata). Under denna flyby, Cassini också fångade sneda bilder av klipporna som visade att några av dem är flera hundra meter höga.
Atmosfär:
Dione har också en mycket tunn atmosfär av syrejoner (O + ²), som först upptäcktes av Cassini-rymdproben 2010. Denna atmosfär är så tunn att forskare föredrar att kalla den en exosfär snarare än en svag atmosfär. Densiteten för molekylära syrejoner bestämda från Cassini plasmaspektrometerdata sträcker sig från 0,01 till 0,09 per cm3 .
Tyvärr döljer förekomsten av vattenmolekyler i bakgrunden (från Saturns E-ring) detektion av vattenis på ytan, så syrekällan förblir okänd. Men fotolys är en möjlig orsak (liknande det som händer på Europa), där laddade partiklar från Saturns strålningsbälte interagerar med vattenis på ytan för att skapa väte och syre, varvid väte förloras i rymden och syre kvarhålls.
Utforskning:
Dione avbildades först av Voyager 1 och 2 rymdprober när de gick förbi Saturnus på väg till det yttre solsystemet 1980 respektive 1981. Sedan dess har den enda sonden som genomför en flyby eller närbild av Dione varit Cassini orbiter, som genomförde fem flybys av månen mellan 2005 och 2015.
Den första nära flybyen ägde rum den 11 oktober 2005, på ett avstånd av 500 km (310 mi), följt av ett annat den 7 april 2010 (igen på ett avstånd av 500 km). En tredje flyby utfördes den 12 december 2011 och var den närmaste, på ett avstånd av 99 km (62 mi). Den fjärde och femte flybys ägde rum den 16 juni och 17 augusti 2015 på ett avstånd av 516 km (321 mi) respektive 474 km (295 mi).
Förutom att få bilder av Cassinis kraterade och annorlunda färgade yta, var Cassini-uppdraget också ansvarigt för att upptäcka månens svaga atmosfär (exosfär). Bortom det, Cassini gav också forskare nya bevis för att Dione kunde vara mer geologiskt aktiva än tidigare förutspått.
Baserat på modeller konstruerade av NASA-forskare tror man nu att Diones kärna upplever tidvattenuppvärmning, vilket ökar ju närmare det blir Saturnus. På grund av detta tror forskare också att Dione också kan ha ett vatten med flytande vatten vid sin kärnmantelgräns och därmed sammanfoga månar som Enceladus, Europa och andra i att vara potentiella miljöer där utomjordiskt liv kan existera.
Detta, liksom Diones geologiska historia och dess ytor (vilket kan vara det som ger upphov till dess atmosfär) gör Dione till ett lämpligt mål för framtida forskning. Även om inga uppdrag för att studera månen för närvarande planeras, skulle något uppdrag till Saturn-systemet under de kommande åren troligen inkludera en flyby eller två!
Vi har många fantastiska artiklar om Dione och Saturns månar här på Space Magazine. Här är en om Cassinis första flyby, dess närmaste flyby, det är möjlig geologisk aktivitet, dess kanjoner och dess vittiga terräng.
Space Magazine har också en intervju med Dr Kevin Grazier, medlem av Cassini-Huygens uppdrag.
