Saturnus måne Mimas är den minsta av gasjättens stora månar. (Saturnus har 62 månar, men några av dem är små månskallar med mindre än 1 km i diameter.) Två nya studier visar hur Mimas agerade som en slags snöplog, vilket bredde Cassini-uppdelningen mellan Saturnus ringar.
Saturnus ikoniska ringar skiljer den från andra planeter i solsystemet. Det finns inget vetenskapligt samförstånd om hur de exakt bildades. Teorin säger att de bildades tidigt i solsystemets historia, medan data från Cassini-uppdraget antyder att de bildades mycket senare, kanske under dinosauriernas regeringstid. Data från Cassinis så kallade Grand Finale indikerar att ringarna är 200 miljoner år eller yngre. Men även om deras historia är osäker, vet vi fortfarande vad de består av: de är nästan all vattenis, med några steniga bitar.
De kallas Saturns ringar eftersom det finns flera ringar separerade med luckor som kallas divisioner. Det största, mest synliga gapet kallas Cassini Division. Det är mellan vad som kallas A-ringen och B-ringen, och divisionen är cirka 4 800 km (3 000 mi) bred.
Det finns två nya studier som hjälper till att förklara hur Cassini-divisionen skapades och breddades. Den första är "Bildande av Cassini-divisionen - I. Forma ringarna av Mimas inre migration" och den andra är "Bildande av Cassini-divisionen - II. Möjliga historier om Mimas och Enceladus. ” Båda publicerades i de månatliga meddelandena från juni 2019 från Royal Astronomical Society. De är båda av samma grupp författare från forskningsinstitut i Frankrike.
Studierna visar att månen Mimas har agerat som en snöplog och skjutit partiklarna som utgör A- och B-ringarna isär och breddade Cassini-divisionen till sin nuvarande 4800 km bredd. Det gör detta genom omloppsresonans.
Den inre kanten av Cassini Division kallas Huygens Gap. Is- och bergpartiklarna i Huygens Gap vid den inre kanten av Cassini-divisionen är i en 2: 1-resonans med Mimas. Det betyder att för var och en av Mimas banor kretsar dessa partiklar två gånger. Som ett resultat drar Mimas upprepade gånger på de partiklarna tyngdkraftigt och tvingar dem till banor utanför springan. Som en snöplog.
En månes naturliga tendens är att migrera bort från sin värdplanet. Endast värdplanetens gravitation kan hålla den i schack. Men i Mimas fall råkade något annat för att det flyttade inåt med upp till 9 000 km, och i processen utvidgade gapet till halva avståndet. Endast en förlust av energi kan ha orsakat Mimas inre migration.
Forskarna säger att Mimas skulle ha tappat energi genom att värma upp, vilket i sin tur skulle ha smält månens inre is och försvagat jordskorpan. Men nu när Cassini-rymdskeppet har gett oss en så utmärkt utsikt över Mimas yta passar inte det scenariot. Mimas yta visar fortfarande bevis på gamla effekter, som inte borde vara där om jordskorpan hade försvagats.
Forskargruppen har en andra hypotes som involverar en annan av Saturnus månar, Enceladus. Enceladus är anmärkningsvärt eftersom den har ett hav under jord, som också upptäcktes av Cassini-rymdskeppet. Enligt denna hypotes förlorade både Mimas och Enceladus energi genom orbital resonans. Detta skulle ha värmt båda månarna och skapat havets underjordiska hav. Emellertid denna hypotese är inte bekräftad, särskilt eftersom förekomsten av ett underjordiskt hav på Mimas aldrig har bevisats. (Ytan visar inga tecken på en.)
Det som är uppenbart är att Mimas har börjat migrera utåt igen. Enligt beräkningarna i dessa artiklar kommer Cassini-divisionen att bli borta på cirka 40 miljoner år.
Denna studie kan ha några fascinerande konsekvenser för studien av exoplaneter. Enligt författarna, när astronomer hittar exoplaneter med ringstrukturer kring dem, kan det betyda förekomsten av månar. Och om det finns månar där, kan de mycket väl ha hav under jord. Och i dessa hav kanske livet.
Källor:
- Pressmeddelande: Saturnus måne Mimas, en snöplog i planetens ringar
- Forskningsdokument: Bildande av Cassini-divisionen - I. Forma ringarna av Mimas inre migration
- Forskningsdokument: Bildande av Cassini-divisionen - II. Möjliga historier om Mimas och Enceladus
- Forskningsdokument: tidvattenens konsekvenser för Mimas-havshypotesen
- Space Magazine: Cassini Spacecraft bekräftar underjordiska havet på Enceladus
- NASA: Mimas i djup
