Óceán a Mimas belsejében?
(Rovat: Cassini, Távoli világok kutatói - 2024.03.08 07:15.)

A Szaturnusz jeges holdjának pályáját a Cassini-szonda egykori mérései alapján pontosították. Ez a vizsgálat sugallja, hogy talán óceán lehet a felszín alatt.

A Mimas a Szaturnusz hét nagy („komoly”) holdja közül a legkisebb (alig 400 km átmérőjű) és a bolygójához legközelebb keringő hold. További különlegessége, hogy ez a legkisebb nagyjából gömb alakú hold a Naprendszerben. Hat társának felszínén megfigyelhetők a geológiai aktivitás nyomai, a Mimast azonban kráterek borítják, ezért mindeddig geológiailag inaktívnak gondolták. A Párizsi Obszervatórium kutatói azonban újabban arra utaló bizonyítékot találtak, hogy a Mimas felszíne alatt óceán rejtőzhet. A Nature-ben február elején megjelent közleményük szerint ennek azért nem láthatók a felszínen a nyomai, mert az óceán nagyon fiatal, mindössze 2–25 millió évvel ezelőtt jöhetett létre, és a létezésére utaló jelek még nem érték el a hold felszínét. Más kutatók azonban nem tartják meggyőzőnek a bizonyítékokat.

A Mimas a 130 kilométer átmérőjű Herschel-kráterrel. A hold kráterekkel borított felszíne nem utal arra, hogy felszíne alatt óceán lenne. (Kép: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

A NASA Cassini-űrszondája 13 évig keringett a Szaturnusz körül. Működési ideje alatt többek közt a Szaturnusz holdjait is megfigyelte, beleértve mindenkori pozícióikat és orientációjukat, amiből következtetéseket lehetett levonni azok belső szerkezetére vonatkozóan. A bolygó körül keringő holdak gravitációs vonzásukkal deformálják a bolygó légkörét, amely deformáció időben változik. A Mimas például 22 óránként kerüli meg a Szaturnuszt, miközben a bolygó 10,7 óránként fordul meg a tengelye körül, ezért a légkörben áramlás indul, amely kissé megváltoztatja a bolygó alakját. Ez a csekély változás viszont hatással van a hold mozgására, megváltoztatva annak pályáját és pozícióját. A belső holdak többségéhez hasonlóan a Mimas keringése is kötött, azaz mindig ugyanazon oldalával fordul a Szaturnusz felé, de a Holdhoz hasonlóan a Mimas esetében is megfigyelhető a libráció jelensége, ami a Szaturnusz felé mutató irány csekély „billegésében” nyilvánul meg. A kutatók még 2014-ben pontosan megvizsgálták a Mimas forgását, és kiszámították a librációját. A billegés azonban a vártnál nagyobbnak bizonyult, ami két lehetséges ok valamelyikére vezethető vissza – de mindkettő meglepő. Az egyik magyarázat szerint a hold belsejében szivarszerűen enyhén megnyúlt, szilikátokból álló mag rejtőzik, míg a másik magyarázat szerint a jeges kéreg és a gömbszimmetrikus mag között felszín alatti óceán található.

Újabb vizsgálataikkal a kutatók megpróbálták kizárni a két lehetőség egyikét. Ezért megvizsgálták a Mimas kissé elnyúlt (0,02 excentricitású) pályájának precesszióját. Megállapították, hogy a Mimas pályájának a bolygótól legtávolabbi pontja (apocentruma) évente 0,7 kilométerrel tolódott el. Ez az elmozdulás nem egyeztethető össze az elnyúlt belső maggal, a felszín alatti óceán létezésével viszont igen. A Mimas pályájának precesszióját és librációját egyidejűleg figyelembe véve arra a következtetésre jutottak, hogy a feltételezett óceán kora 2 és 25 millió év között lehet, és az 20–30 km vastag, szilárd jégkéreg alatt rejtőzik.

A Mimas a pontosan az élükről látszó gyűrűk síkjában látszik, míg a gyűrűk fölött a Janus, alattuk pedig a Tethys látható. (Kép: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

Kérdés, miért alakulhatott ki kozmikus időskálán hirtelen a hold felszíne alatti óceán. Feltételezik, hogy valamilyen okból (például nagyobb holdszomszédai perturbáló hatására) megváltozott a hold keringési pályájának excentricitása, vagyis elnyúltabb pályára került, ezért a Szaturnusz rá ható árapályerőinek erőteljesebb változása megolvasztotta a belsejében található jég egy részét. Érdekes, hogy amennyiben valóban létezik a Mimas felszín alatt óceánja, akkor az abban létrejövő árapály csökkenti a pálya excentricitását. Feltételezések szerint a jég megolvadásakor a pálya excentricitása kétszerese lehetett a mai értéknek. Ebből az is következik, hogy a felszín alatti óceán nem létezhet tartósan. Ha a pálya jelenlegi 0,02 excentricitása tovább csökken, akkor csökken az árapályerők következtében fejlődő belső hő, és az óceán ismét jéggé fagy.

Mimas – a rejtőzködő óceán nyomában. A Párizsi Obszervatórium filmje a cikkben ismertetett kutatásról. (Forrás: NPG Press / YouTube)