Saturnuksen Mimas-kuulla onkin valtameri jäisen pinnan alla

Tutkimustyö, jota johti tohtori Valéry Lainey Observatoire de Paris-PSL:stä ja julkaistiin Naturessa (maksumuuri), paljastaa "nuoren" valtameren, joka muodostui vain 5–15 miljoonaa vuotta sitten.

Cassini-luotain valokuvasi Mimasin myös infrapunaisen valon aallonpituuksilla. Kuvaukset paljastivat, että kuun lämpöjakauma on hyvin erikoinen. Oletuksena on vasemmassa yläkulmassa oleva kaavio lämpöjakaumasta mutta oikealla ylhäällä on se mitä todellisuudessa havaittiin. Alarivissä on vasemmalla Mimas näkyvässä valossa ja oikealla näkyvän valon ja infrapunaisen valon yhdistelmäkuva. Selittyykö lämpöjakauma valtameren olemassaololla, vai täytyykö siihen etsiä aivan uudenlainen selitys? Vastausta emme vielä tiedä. Kuva NASA/JPL.

"Mimas on pieni kuu, vain noin 396 kilometriä halkaisijaltaan, ja sen voimakkaasti kraatteroitunut pinta ei antanut minkäänlaista vihjettä alla olevasta merestä", sanoo tohtori Nick Cooper, tutkimuksen toinen kirjoittaja ja kunniatutkija tähtitieteen yksikössä Lontoon Queen Mary -yliopiston fysikaalisten ja kemiallisten tieteiden korkeakoulussa. "Tämä löytö lisää Mimasin eksklusiiviseen kuiden kerhoon, joilla on sisäiset valtameret, mukaan lukien Enceladus ja Europa, mutta ainutlaatuisella erolla: sen valtameri on huomattavan nuori, ja sen arvioidaan olevan vain 5-15 miljoonaa vuotta vanha."

Nuori ikä, joka on määritetty yksityiskohtaisella analyysillä Mimasin vuorovesivuorovaikutuksista Saturnuksen kanssa, viittaa äskettäin muodostuneeseen valtamereen, joka perustuu odottamattoman epäsäännöllisyyden löytämiseen sen kiertoradalla. Tämän seurauksena Mimas tarjoaa ainutlaatuisen ikkunan valtamerten muodostumisen alkuvaiheisiin.

Havainto tehtiin analysoimalla NASAn Cassini-avaruusaluksen tietoja, joka havaitsi Saturnusta ja sen kuita yli vuosikymmenen ajan. Tutkimalla tarkasti Mimasin kiertoradan vähäisiä ​​muutoksia tutkijat pystyivät päättelemään piilotetun valtameren olemassaolon ja arvioimaan sen koon ja syvyyden.

Havainto viittaa siihen, että jopa pienet, näennäisesti passiiviset kuut voivat sisältää piilotettuja valtameriä, jotka pystyvät ylläpitämään elämän kannalta välttämättömiä olosuhteita.

Miksi sitten valtameri on nuori, sillä itse kuu on paljon vanhempi, joten valtamerenkin pitäisi olla muutamaa kymmentä miljoonaa vuotta vanhempi? Vastaus liittyy Mimasin rataan. Sen on ajateltu olleen lähes pyöreä mutta Saturnuksen kahden muun kuun, Enceladuksen ja Tethysin kanssa kieroaikaresonanssiin joutuneen Mimasin rata muuttui enemmän elliptiseksi. Pyöreällä radalla vuorovesivoiman vaikutus kuuhun oli vähäinen ja se pysyi kylmänä, jäisenä kappaleena.

Elliptisellä radalla oleva Mimas alkoi lämmetä vuorovesivoiman muuttaessa kuun ytimen muotoa jatkuvasti. Rata muutos tapahtui arviolta 50 miljoona vuotta sitten. Lämmennyt ydin sulatti sen ympärillä olevaa jäätä ja vasta muutama miljoona vuotta sitten, sula meri saavutti noin 20 – 30 km syvyyden.

Mimasin pyöriminen itsensä ympäri on synkronista sen kiertoaikaan Saturnuksen ympäri. Toisin sanoen, se kääntää aina saman puolen kohti Saturnusta, siis samaan tapaan kuin Kuu kääntää aina saman puolen kohti Maata. Mimas ei kuitenkaan aivan täydellisesti noudata suuntaustaan kohti Saturnusta, vaan sillä on sen verran suuri libraatio (asennon huojahtelu), että se ei noudata kiinteän kappaleen käyttäytymistä, vaan se selittyy nestemäisellä merellä jääpeitteen alla.

Tutkijat tekivät toisenkin simulaation Mimasin rakenteesta. Sen mukaan nykyiset ratamuutokset selittyisivät sillä, että kuun kivinen ydin olisi muodoltaan hyvin litistynyt munamainen tai lähes pannukakkumainen. Tämä ei tunnu kovinkaan järkevältä oletukselta, joten paljon parempi selitys kuun ratamuutoksille on sula valtameri jääkuoren alla.