För några år sedan trodde astronomer att de hittade piskiga ringar runt Saturnus mån Rhea. Nu har nya observationer visat något annat runt Rhea som var helt oväntat: en syreatmosfär. I mars i år gjorde Cassini-rymdskeppet en nära flygning av Rhea och registrerade data som visar en tunn atmosfär som består av syre och koldioxid.
Källan till syre är egentligen inte en överraskning: Rheas densitet på 1.233 gånger den för flytande vatten antyder att Rhea är tre fjärdedels is och en fjärdedel. Månens trånga atmosfär bibehålls av den pågående kemiska nedbrytningen av isvatten på månens yta genom bestrålning från Saturnus magnetosfär.
Syre har också nyligen upptäckts i atmosfären hos två av Jupiters månar, Europa och Ganymede. Eftersom syre är en huvudkomponent i atmosfären som omger Saturnus ringar, tror astronomer att det kan finnas liknande atmosfärer runt andra isiga månar som går i Saturns magnetosfär.
"De nya resultaten antyder att aktiv, komplex kemi som involverar syre kan vara ganska vanligt i hela solsystemet och till och med i vårt universum," säger huvudförfattaren Ben Teolis, en forskare från Cassini-teamet baserat på Southwest Research Institute i San Antonio. ”Sådan kemi kan vara en förutsättning för livet. Alla bevis från Cassini indikerar att Rhea är för kallt och saknar det flytande vatten som är nödvändigt för livet som vi känner till det. "
Naturligtvis finns det alltid möjligheten till liv eftersom vi inte vet det.
Och det måste finnas någon sorts organiska ämnen på månen - vilket betyder kolföreningar. Källan till koldioxid i Rheas atmosfär är ännu inte känd, men dess närvaro antyder att radiolysreaktioner mellan oxidanter och organiska ämnen pågår vid månens yta.
Såvitt några av dessa nya fynd som har en relation till den uteslutna hypotesen om ringar runt Rhea, sa Teolis till Space Magazine att det fortfarande är mycket om Rheas miljö som ännu inte är bestämd. "Elektronutarmningen är för närvarande oförklarlig," sade Teolis i ett e-postmeddelande. Den kraftiga, symmetriska minskningen av elektroner som upptäcktes runt Rhea var den första upptäckten bakom ringteorin. ”Vårt nuvarande tänkande är att det kan vara relaterat till joniseringen av atmosfären, kanske i samband med elektrostatisk laddning av Rheas yta, men jag har inget definitivt svar på denna punkt. Atmosfär - magnetosfärinteraktion är ett komplicerat problem och kommer att ta lite tid att rensa ut. Men för första gången vid en isig måne ger Cassini-resultaten oss ett observationsfönster in situ på denna interaktion, vars förståelse fortfarande är mycket teoretisk. Vi arbetar med det. "
Denna senaste information kom från Cassinis jon- och neutrala masspektrometer och Cassinis plasmaspektrometer under flybys den 26 november 2005, 30 augusti 2007 och 2 mars 2010. Jonen och den neutrala masspektrometern såg topptätheten av syre på omkring 50 miljarder molekyler per kubikmeter (1 miljard molekyler per kubikfot). Den upptäckte toppdensiteter av koldioxid på cirka 20 miljarder molekyler per kubikmeter (cirka 600 miljoner molekyler per kubikfot).
Plasmaspektrometern såg tydliga signaturer av flödande strömmar av positiva och negativa joner, med massor som motsvarade joner av syre och koldioxid.
Forskarna sa att syret verkar stiga till en atmosfär när Saturns magnetfält roterar över Rhea. Energiska partiklar som är fångade i planetens magnetfält peppar månens vatten-isyta. De orsakar kemiska reaktioner som sönderdelar ytan och frigör syre.
Att släppa ut syre genom bestrålning av ytan kan hjälpa till att skapa förhållanden som är gynnsamma för livet vid en iskalig kropp än Rhea som har flytande vatten under ytan, säger Teolis. Om syre och koldioxid från ytan på något sätt skulle kunna transporteras ner till ett hav under jord, skulle det ge en mycket gästvänligare miljö för mer komplexa föreningar och liv att bildas.
Forskarna är osäkra på hur koldioxid frigörs. Det kan vara resultatet av "torris" som fångats från den primitiva solnebulan, som är fallet med kometer, eller det kan bero på liknande bestrålningsprocesser som fungerar på de organiska molekylerna som fångats i Rheas vattenis. Koldioxid kan också komma från koldioxidrika material avsatta av små meteorer som bombarderade Rheas yta.
"Rhea visar sig vara mycket mer intressant än vi hade föreställt oss", sa Linda Spilker, Cassini-projektforskare på JPL. "Cassini-upptäckten belyser den mångfalden av Saturnus månar och ger oss ledtrådar om hur de bildades och utvecklades."
Denna forskning visas i 25 november 2010-numret av Science Express.
Källor: Science, JPL, e-postutbyte med Teolis
