Księżyc Saturna Mimas to najmniejszy z głównych księżyców giganta gazowego. (Saturn ma 62 księżyce, ale niektóre z nich to małe księżyceczki o średnicy mniejszej niż 1 km.) Dwa nowe badania pokazują, jak Mimas zachowywał się jak pług śnieżny, poszerzając podział Cassiniego między pierścieniami Saturna.
Ikoniczne pierścienie Saturna odróżniają go od innych planet Układu Słonecznego. Nie ma naukowego konsensusu co do tego, jak dokładnie powstały. Teoria mówi, że utworzyli się na początku historii Układu Słonecznego, a dane z misji Cassini sugerują, że powstali znacznie później, być może za panowania dinozaurów. Dane z tak zwanego Wielkiego Finału Cassiniego wskazują, że pierścienie mają 200 milionów lat lub mniej. Ale chociaż ich historia jest niepewna, wciąż wiemy, z czego się składają: są prawie w całości lodem wodnym, z kilkoma skalistymi kawałkami.
Nazywa się je pierścieniami Saturna, ponieważ istnieje wiele pierścieni oddzielonych przerwami zwanymi podziałami. Największa, najbardziej widoczna luka nosi nazwę Cassini Division. Znajduje się pomiędzy tak zwanym pierścieniem A i pierścieniem B, a podział ma szerokość około 4800 km (3000 mil).
Istnieją dwa nowe badania, które pomagają wyjaśnić, w jaki sposób utworzono i poszerzono dział Cassini. Pierwszy to „Formacja dywizji Cassini - I. Kształtowanie pierścieni przez migrację wewnętrzną Mimasa”, a drugi to „Formacja dywizji Cassini - II. Możliwe historie Mimasa i Enceladusa. ” Oba zostały opublikowane w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society z czerwca 2019 r. Oboje należą do tej samej grupy autorów z instytutów badawczych we Francji.
Badania pokazują, że księżyc Mimas zachowywał się jak pług śnieżny i odepchnął cząsteczki tworzące pierścienie A i B, rozszerzając podział Cassiniego na jego obecną szerokość 4800 km. Robi to poprzez rezonans orbitalny.
Wewnętrzna krawędź dywizji Cassini nazywa się Luka Huygensa. Cząstki lodu i skały w szczelinie Huygensa na wewnętrznej krawędzi dywizji Cassini znajdują się w rezonansie orbitalnym 2: 1 z Mimasem. Oznacza to, że dla każdej z orbit Mimasa cząstki te krążą dwukrotnie. W rezultacie Mimas wielokrotnie przyciąga te cząsteczki grawitacyjnie, zmuszając je do orbitowania poza szczeliną. Jak pług śnieżny.
Naturalną tendencją Księżyca jest migracja z planety macierzystej. Tylko grawitacja planety gospodarza może ją kontrolować. Ale w przypadku Mimasa wydarzyło się coś innego, co spowodowało migrację do wewnątrz nawet o 9 000 km, a tym samym powiększenie luki do połowy tej odległości. Tylko utrata energii mogła spowodować migrację wewnętrzną Mimasa.
Naukowcy twierdzą, że Mimas musiałby stracić energię przez podgrzanie, co z kolei stopiłoby wewnętrzny lód Księżyca i osłabiło skorupę. Ale teraz, gdy sonda Cassini dała nam tak doskonałe widoki powierzchni Mimasa, ten scenariusz nie pasuje. Na powierzchni Mima wciąż widać ślady starożytnych uderzeń, których nie powinno być, gdyby skorupa została osłabiona.
Zespół naukowców ma drugą hipotezę, która dotyczy innego księżyca Saturna, Enceladusa. Na uwagę zasługuje Enceladus, ponieważ ma podpowierzchniowy ocean, który został również odkryty przez statek kosmiczny Cassini. Zgodnie z tą hipotezą zarówno Mimas, jak i Enceladus utracili energię poprzez rezonans orbitalny. Ogrzałoby to oba księżyce, tworząc podpowierzchniowe oceany. Jednak ta hipoteza nie została potwierdzona, zwłaszcza że istnienie oceanu podpowierzchniowego na Mimasie nigdy nie zostało udowodnione. (Na powierzchni nie ma żadnych znaków).
Oczywiste jest, że Mimas zaczął migrować na zewnątrz. Zgodnie z obliczeniami zawartymi w tych dokumentach za około 40 milionów lat oddział Cassini zniknie.
To badanie może mieć fascynujące implikacje dla badań egzoplanet. Według autorów, gdy astronomowie znajdują egzoplanety ze strukturami pierścieni wokół nich, może to oznaczać obecność księżyców. A jeśli są tam księżyce, mogą równie dobrze mieć pod powierzchnią oceany. A w tych oceanach może życie.
Źródła:
- Informacja prasowa: Księżyc Saturna Mimas, pług śnieżny w pierścieniach planety
- Artykuł badawczy: Formacja dywizji Cassini - I. Kształtowanie pierścieni przez migrację wewnętrzną Mimasa
- Artykuł badawczy: Formacja dywizji Cassini - II. Możliwe historie Mimasa i Enceladusa
- Artykuł badawczy: Implikacje pływów na hipotezie oceanu Mimas
- Space Magazine: Statek kosmiczny Cassini potwierdza Ocean podpowierzchniowy na Enceladusie
- NASA: Mimas In Depth
