Saturnusmaan Mimas is de kleinste van de belangrijkste manen van de gasreus. (Saturnus heeft 62 manen, maar sommige zijn kleine maantjes met een diameter van minder dan 1 km.) Twee nieuwe studies laten zien hoe Mimas werkte als een soort sneeuwploeg, waardoor de Cassini-scheiding tussen de ringen van Saturnus groter werd.
De iconische ringen van Saturnus onderscheiden hem van andere planeten in het zonnestelsel. Er is geen wetenschappelijke consensus over hoe ze precies zijn ontstaan. Theorie zegt dat ze zich al vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel hebben gevormd, terwijl gegevens van de Cassini-missie suggereren dat ze veel later zijn ontstaan, misschien tijdens het bewind van de dinosauriërs. Gegevens uit de zogenaamde Grand Finale van Cassini geven aan dat de ringen 200 miljoen jaar oud of jonger zijn. Maar hoewel hun geschiedenis onzeker is, weten we nog steeds waaruit ze bestaan: ze zijn bijna allemaal waterijs, met wat rotsachtige brokken.
Ze worden de ringen van Saturnus genoemd omdat er meerdere ringen zijn, gescheiden door gaten die divisies worden genoemd. De grootste, meest zichtbare kloof heet de Cassini-divisie. Het ligt tussen wat de A-ring en de B-ring worden genoemd, en de divisie is ongeveer 4800 km (3000 mijl) breed.
Er zijn twee nieuwe onderzoeken die helpen verklaren hoe de Cassini-divisie is ontstaan en verbreed. De eerste is "Vorming van de Cassini-divisie - I. De ringen vormen door binnenwaartse migratie van Mimas" en de tweede is "Vorming van de Cassini-divisie - II. Mogelijke geschiedenissen van Mimas en Enceladus. ' Beide zijn gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van juni 2019 van de Royal Astronomical Society. Ze zijn beide van dezelfde groep auteurs van onderzoeksinstituten in Frankrijk.
Uit de onderzoeken blijkt dat de maan Mimas heeft gediend als een sneeuwploeg en de deeltjes die de A- en B-ringen vormen, uit elkaar duwde, waardoor de Cassini-divisie werd verbreed tot de huidige 4800 km-breedte. Het doet dit door middel van orbitale resonantie.
De binnenrand van de Cassini-divisie wordt de Huygens-kloof genoemd. De ijs- en rotsdeeltjes in de Huygens Gap aan de binnenrand van de Cassini-divisie bevinden zich in een 2: 1 orbitale resonantie met Mimas. Dat betekent dat voor elk van de banen van Mimas die deeltjes twee keer in een baan om de aarde draaien. Dientengevolge trekt Mimas herhaaldelijk aan die deeltjes zwaartekracht, waardoor ze in banen buiten de opening gedwongen worden. Als een sneeuwploeg.
De natuurlijke neiging van een maan is om weg te migreren van zijn gastplaneet. Alleen de zwaartekracht van de gastplaneet kan dit onder controle houden. Maar in het geval van Mimas gebeurde er iets anders waardoor het tot 9.000 km naar binnen migreerde en daardoor de kloof tot de helft van die afstand verbreedde. Alleen een verlies van energie had de binnenwaartse migratie van Mimas kunnen veroorzaken.
De onderzoekers zeggen dat Mimas energie had moeten verliezen door op te warmen, wat op zijn beurt het interne ijs van de maan zou doen smelten en de korst zou verzwakken. Maar nu het Cassini-ruimtevaartuig ons zo'n uitstekend zicht op het oppervlak van Mimas heeft gegeven, past dat scenario niet. Het oppervlak van Mimas vertoont nog steeds tekenen van oude invloeden, die er niet zouden moeten zijn als de korst was verzwakt.
Het team van onderzoekers heeft een tweede hypothese waarbij een andere man van Saturnus betrokken is, Enceladus. Enceladus is opmerkelijk omdat het een ondergrondse oceaan heeft, die ook werd ontdekt door het Cassini-ruimtevaartuig. Volgens deze hypothese verloren zowel Mimas als Enceladus energie door orbitale resonantie. Dit zou beide manen hebben verwarmd, waardoor de ondergrondse oceanen zijn ontstaan. Deze hypothese is echter niet bevestigd, vooral omdat het bestaan van een ondergrondse oceaan op Mimas nooit is bewezen. (Het oppervlak vertoont er geen tekenen van.)
Wat wel duidelijk is, is dat Mimas weer naar buiten is begonnen te migreren. Volgens de berekeningen in deze artikelen zal de Cassini-divisie over ongeveer 40 miljoen jaar verdwijnen.
Deze studie kan enkele fascinerende implicaties hebben voor de studie van exoplaneten. Als astronomen exoplaneten vinden met ringstructuren eromheen, zou dat volgens de auteurs de aanwezigheid van manen kunnen betekenen. En als er manen zijn, hebben ze misschien wel ondergrondse oceanen. En misschien in die oceanen, het leven.
Bronnen:
- Persbericht: Saturnusmaan Mimas, een sneeuwploeg in de ringen van de planeet
- Research Paper: Formation of the Cassini Division - I. Shaping the rings by Mimas inward migratie
- Research Paper: Formation of the Cassini Division - II. Mogelijke geschiedenissen van Mimas en Enceladus
- Onderzoekspaper: De implicaties van getijden op de Mimas-oceaanhypothese
- Space Magazine: Cassini Spacecraft bevestigt ondergrondse oceaan op Enceladus
- NASA: Mimas In Depth
