Danke an die Cassini Mission, über die man viel gelernt hat Das Mondsystem des Saturn (auch bekannt als das Cronsche System) im letzten Jahrzehnt. Dank der Anwesenheit eines Orbiters im System haben Astronomen und Weltraumforschungs-Enthusiasten einen scheinbar endlosen Strom von Bildern und Daten erhalten, der es uns wiederum ermöglicht hat, viele interessante Dinge über das Aussehen, die Oberflächenmerkmale und die Zusammensetzung dieser Monde zu erfahren , und Entstehungsgeschichte.
Dies gilt sicherlich für den hellen Saturnmond Dione. Er ist nicht nur der 15. größte Mond im Sonnensystem und massereicher als alle bekannten Monde, die kleiner sind als er selbst zusammen, sondern hat auch viel mit anderen Cronian-Satelliten gemeinsam – wie zum Beispiel Tethys , Iapetus und Rhea . Dazu gehört, dass er hauptsächlich aus Eis besteht, eine synchrone Rotation mit Saturn hat und eine ungewöhnliche Färbung zwischen seiner vorderen und hinteren Hemisphäre hat.
Entdeckung und Benennung:
Dione wurde erstmals 1684 vom italienischen Astronomen Giovanni Domenico Cassini mit einem großen Luftteleskop beobachtet, das er auf dem Gelände der Pariser Sternwarte aufgestellt hatte. Zusammen mit den Monden von Iapetus, Rhea und Tethys – die er 1671, 1672 bzw. 1684 entdeckt hatte – nannte er diese MondeSidera Lodoicea(„Stars of Louis“, nach seinem Gönner, König Ludwig XIV. von Frankreich).
Diese Namen haben sich jedoch außerhalb Frankreichs nicht durchgesetzt. Gegen Ende des 17. Jahrhunderts gewöhnten sich Astronomen stattdessen daran, die damals bekannten Monde des Saturn als . zu benennenTitanundSaturn ichdurchV, in der Reihenfolge ihrer beobachteten Entfernung vom Planeten. Als zweitfernste (nach Tethys) wurde Dione bekannt alsSaturn IIseit über einem Jahrhundert.
Ein Stich des Pariser Observatoriums zur Zeit Cassinis. Kredit: Gemeinfrei
Die modernen Namen wurden 1847 von John Herschel (dem Sohn des berühmten Astronomen) vorgeschlagen William Herschel ), der vorschlug, alle Monde des Saturn nach Titanen zu benennen – den Söhnen und Töchtern von Kronos in der griechischen Mythologie (das Äquivalent des römischen Saturn).
In seiner Veröffentlichung von 1847 Ergebnisse astronomischer Beobachtungen am Kap der Guten Hoffnung , schlug er den Namen Dione vor, eine alte Orakel-Titaness, die die Frau von Zeus und die Mutter von Aphrodite war. Dione ist in Homers . zu sehenDie Ilias, und geologische Merkmale – wie Krater und Klippen – haben ihre Namen von Menschen und Orten in VirgilsAeneis.
Größe, Masse und Umlaufbahn:
Mit einem mittleren Radius von 561,4 ± 0,4 km und einer Masse von etwa 1,0954 × 10einundzwanzigkg, Dione ist äquivalent zu 0,088 Erden und 0,000328 mal so massiv. Es umkreist Saturn in einer durchschnittlichen Entfernung (Haupthalbachse) von 377.396 km, mit einer geringen Exzentrizität von 0,0022 – im Bereich von 376.566 km bei Periapsis und 378.226 km bei Apoapsis.
Die große Halbachse von Dione ist etwa 2% kleiner als die des Mondes. Aufgrund der größeren Masse von Saturn beträgt die Umlaufzeit von Dion jedoch ein Zehntel der des Mondes (2,736915 Tage im Vergleich zu 28). Dione befindet sich derzeit in einer 1:2-Mean-Motion-Orbitalresonanz mit Saturns Mond Enceladus und vollendet eine Saturnumrundung für jeweils zwei von Enceladus abgeschlossene Umlaufbahnen.
Größenvergleich zwischen Erde, Mond und Saturnmond Dione. Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute
Diese Resonanz behält die Orbitalexzentrizität von Enceladus (0,0047) bei und sorgt für eine Gezeitenbiegung, die die umfangreiche geologische Aktivität von Enceladus antreibt (die wiederum seine kryovulkanische Jets ). Dione hat zwei koorbitale (alias Trojaner) Monde: Helene und Polydeuces . Sie befinden sich innerhalb der Lagrange-Punkte von Dione, jeweils 60 Grad davor und dahinter.
Zusammensetzung und Oberflächeneigenschaften:
Mit einer mittleren Dichte von 1,478 ± 0,003 g/cm³ besteht Dion hauptsächlich aus Wasser, mit einem kleinen Rest wahrscheinlich aus einem Silikatgesteinskern. Obwohl er etwas kleiner und dichter als Rhea ist, ist Dione ansonsten sehr ähnlich in Bezug auf sein abwechslungsreiches Gelände, seine Albedo-Eigenschaften und den Unterschied zwischen seiner führenden und hinteren Hemisphäre.
Insgesamt erkennen die Wissenschaftler fünf Klassen geologischer Merkmale auf Dione – Chasmata (Abgründe), Dorsa (Grate), Fossae (lange, schmale Vertiefungen), Krater und Catenae (Kraterketten). Krater sind das häufigste Merkmal, wie bei vielen kronischen Monden, und können in stark verkratertes Gelände, mäßig verkraterte Ebenen und schwach verkraterte Ebenen unterschieden werden.
Das stark verkraterte Gelände weist zahlreiche Krater mit einem Durchmesser von mehr als 100 km (62 mi) auf, während die Ebenen in der Regel Krater mit einem Durchmesser von weniger als 30 km (19 mi) aufweisen (wobei einige Gebiete stärker mit Kratern bedeckt sind als andere).
Globale Karte von Dione, die in der hinteren Hemisphäre (links) dunkelrot zeigt, was auf Strahlung und geladene Teilchen von Saturn zurückzuführen ist. Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute
Ein Großteil des stark verkraterten Geländes befindet sich auf der hinteren Hemisphäre, während die weniger verkraterten Ebenen auf der vorderen Hemisphäre vorhanden sind. Dies ist das Gegenteil von dem, was viele Wissenschaftler erwartet hatten, und deutet darauf hin, dass während des Zeitraums von Schweres Bombardement , Dione war in der entgegengesetzten Richtung mit Saturn verbunden.
Da Dione relativ klein ist, wird angenommen, dass ein Einschlag, der groß genug ist, um einen 35 km langen Krater zu verursachen, ausreichend gewesen wäre, um den Satelliten in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Da es viele Krater gibt, die größer als 35 km (22 mi) sind, könnte Dione in seiner frühen Geschichte wiederholt gedreht worden sein. Das Kratermuster seither und die helle Albedo der führenden Hemisphäre deuten darauf hin, dass Dione seit mehreren Milliarden Jahren in seiner aktuellen Ausrichtung geblieben ist.
Dione ist auch für seine unterschiedlich gefärbten vorderen und hinteren Halbkugeln bekannt, die Tethys und Rhea ähneln. Während seine vordere Halbkugel hell ist, ist seine hintere Halbkugel dunkler und röter. Dies ist auf die führende Hemisphäre zurückzuführen, die Material aus Saturns E-Ring aufnimmt, der von den kryovulkanischen Emissionen von Enceladus gespeist wird.
In der Zwischenzeit interagiert die hintere Hemisphäre mit der Strahlung der Magnetosphäre des Saturn, was dazu führt, dass organische Elemente, die in seinem Oberflächeneis enthalten sind, dunkel und röter erscheinen.
Diones hintere Hemisphäre, abgebildet vom Cassini-Orbiter, der seine Flecken von 'flockigem Terrain' zeigt. Bildnachweis: NASA/JPL
Ein weiteres herausragendes Merkmal ist Diones „ feines Gelände “, das seine nachlaufende Hemisphäre bedeckt und vollständig aus Material mit hoher Albedo besteht, das auch dünn genug ist, um die darunter liegenden Oberflächenmerkmale nicht zu verdecken. Der Ursprung dieser Merkmale ist unbekannt, aber eine frühere Hypothese legte nahe, dass Dione kurz nach seiner Entstehung geologisch aktiv war, ein Prozess, der seitdem aufgehört hat.
Während dieser Zeit der geologischen Aktivität könnte die endogene Oberflächenerneuerung Material aus dem Inneren an die Oberfläche gedrängt haben, wobei sich bei Eruptionen entlang von Rissen Schlieren bildeten, die als Schnee oder Asche an die Oberfläche zurückfielen. Später, nachdem die interne Aktivität und das Wiederauftauchen aufgehört hatten, setzte sich die Kraterbildung hauptsächlich auf der führenden Hemisphäre fort und löschte die Streifenmuster dort aus.
Diese Hypothese wurde von denCassiniSonde Vorbeiflug von 13. Dezember 2004 , die Nahaufnahmen produzierte. Diese zeigten, dass es sich bei den „Fetzen“ tatsächlich nicht um Eisablagerungen handelte, sondern um helle Eisklippen, die durch tektonische Brüche entstanden sind (chasmata). Während dieses VorbeiflugsCassininahm auch Schrägbilder der Klippen auf, die zeigten, dass einige von ihnen mehrere hundert Meter hoch sind.
Atmosphäre:
Dione hat auch eine sehr dünne Atmosphäre aus Sauerstoffionen (O+²), die zuerst von den Raumsonde Cassini im Jahr 2010 . Diese Atmosphäre ist so dünn, dass Wissenschaftler sie lieber als Exosphäre als als schwache Atmosphäre bezeichnen. Die Dichte der molekularen Sauerstoffionen, bestimmt aus derCassiniPlasmaspektrometerdaten reichen von 0,01 bis 0,09 pro cm3.
Dione, aufgenommen von Cassini am 11. Oktober 2005, zeigt den Alcander-Krater (oben) und den größeren Prytanis-Krater links davon. Bildnachweis: NASA/JPL/SSI
Leider hat die Prävalenz von Wassermolekülen im Hintergrund (aus Saturns E-Ring) die Erkennung von Wassereis auf der Oberfläche verdeckt, sodass die Sauerstoffquelle unbekannt bleibt. Photolyse ist jedoch eine mögliche Ursache (ähnlich wie auf Europa), wo geladene Teilchen aus dem Strahlungsgürtel des Saturn mit Wassereis auf der Oberfläche interagieren, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen, wobei der Wasserstoff an den Weltraum verloren und der Sauerstoff zurückgehalten wird.
Erkundung:
Dione wurde zum ersten Mal von den Reisen 1und2 Raumsonden, als sie 1980 bzw. 1981 auf ihrem Weg zum Äußeren Sonnensystem am Saturn vorbeikamen. Seitdem ist die einzige Sonde, die einen Vorbeiflug oder eine Nahaufnahme von Dione durchführte, dieCassiniorbiter, der zwischen 2005 und 2015 fünf Vorbeiflüge am Mond durchführte.
Der erste enge Vorbeiflug fand am 11. Oktober 2005 in einer Entfernung von 500 km (310 mi) statt, gefolgt von einem weiteren am 7. April 2010 (wieder in einer Entfernung von 500 km). Ein dritter Vorbeiflug wurde am 12. Dezember 2011 durchgeführt und war mit einer Entfernung von 99 km (62 mi) der nächste. Der vierte und fünfte Vorbeiflug fanden am 16. Juni und 17. August 2015 in einer Entfernung von 516 km (321 mi) bzw. 474 km (295 mi) statt.
Die Cassini-Mission war nicht nur für die Aufnahme von Bildern von Cassinis kraterreicher und unterschiedlich gefärbter Oberfläche verantwortlich, sondern auch für die Detektion der dünnen Atmosphäre des Mondes (Exosphäre). Darüber hinaus,Cassinilieferte den Wissenschaftlern auch neue Beweise dafür, dass Dione geologisch aktiver sein könnte als bisher vorhergesagt.
Basierend auf Modellen, die von NASA-Wissenschaftlern konstruiert wurden, wird jetzt angenommen, dass Diones Kern eine Gezeitenerwärmung erfährt, die zunimmt, je näher er dem Saturn kommt. Aus diesem Grund glauben Wissenschaftler auch, dass Dione an seiner Kern-Mantel-Grenze auch einen Ozean mit flüssigem Wasser haben könnte, wodurch Monde wie Enceladus, Europa und andere potenzielle Umgebungen bilden, in denen außerirdisches Leben existieren könnte.
Dies sowie die geologische Geschichte von Dione und die Beschaffenheit seiner Oberfläche (aus der seine Atmosphäre hervorgehen könnte) machen Dione zu einem geeigneten Ziel für zukünftige Forschungen. Obwohl derzeit keine Missionen zur Erforschung des Mondes geplant sind, würde jede Mission zum Saturn-System in den kommenden Jahren wahrscheinlich einen oder zwei Vorbeiflüge beinhalten!
Wir haben viele tolle Artikel über Dione und Saturnmonde hier bei Universe Today. Hier ist eine über Cassinis erster Vorbeiflug , es ist nächster Vorbeiflug , es ist möglich geologische Aktivität , es ist Schluchten , und sein feines Gelände .
Universe Today hat auch ein Interview mit Dr. Kevin Grazier, einem Mitglied der Cassini-Huygens-Mission.