Dione – maan van Saturnus

Dione - maan van Saturnus
Opname van de Saturnusmaan Dione, gemaakt door de Cassini ruimtesonde

Met dank aan de Cassini-missie hebben we de laatste tien jaar ongelooflijk veel geleerd over Saturnus en zijn manen. De aanwezigheid van een verkenner in een baan om de planeten heeft gezorgd voor een stroom van gegevens en foto’s waaruit we veel hebben kunnen leren over het uiterlijk van de manen, hun oppervlaktekenmerken, samenstelling en ontstaansgeschiedenis.

Dit geldt zeker ook voorde heldere maan Dione. In grootte is het de vijftiende maan in het zonnestelsel. Dione heeft meer massa dan alle kleinere manen van Saturnus bij elkaar en vertoont veel overeenkomsten met manen als Tethys, Japetus en Rhea. Deze manen bestaan voornamelijk uit ijs, ze draaien in een gebonden rotatie om Saturnus heen en er zijn ongewone verschillen tussen de naar Saturnus toe gekeerde kant en de van Saturnus af gekeerde kant.

Ontdekking en naamgeving

Dione werd voor het eerst in 1684 waargenomen dor de astronoom Giovanni Cassini vanaf de sterrenwacht in Parijs. Hij ontdekte in 1671, 1672 en 1684 ook de manen Japetus, Rhea en Tethys. Samen met Dione noemde hij deze manen de Sidera Lodoicea – de Sterren van Louis, naar zijn beschermheer koning Lodewijk XIV van Frankrijk.

Deze namen werden niet buiten Frankrijk gebruikt. Aan het einde van de 17-de eeuw werden de manen genummerd uitgaande van hun afstand tot de planeet. De manen heetten toen Saturnus I t/m Saturnus V. Dione was destijds bekend als Saturnus II.

De moderne namen werden in 1847 voorgesteld door John Herschel. Hij stelde voor om ze te vernoemen naar de Titanen, de zonen en dochters van Chronos. Chronos is de Griekse equivalent van de Romeinse god Saturnus. Dione is vernoemd naar een oude orakelende Titaan die een vrouw van Zeus was en de moeder van Aphrodite. Dione komt voor in de Ilias van Homerus en geologische kenmerken, zoals kraters en kliffen, zijn vernoemd naar namen en plaatsen uit de Aeneas van Vergilius

Grootte, massa en baan

Dione heeft een gemiddelde straal van 561,4 ± 0,4 kilometer en een massa van ongeveer 1,0954 * 1021 kilogram. Dat komt overeen met 0,088 * de grootte van de Aarde en 0,000328 * de massa. De gemiddelde afstand tot Saturnus bedraagt 337.369 kilometer en de excentriciteit van de baan bedraagt 0,0022. het periapsis bevindt zich op een afstand van 377.396 kilometer en het apoapsis op een afstand van 378.226 kilometer.

Dione is ongeveer 2% kleiner dan onze Maan maar door de grotere massa van Saturnus draait Dione in 2,736915 dagen om zijn planeet heen daar waar de maan er 28 dagen voor nodig heeft om eenmaal om de Aarde te draaien. Dione is momenteel in een 1:2 baanresonantie met de maan Enceladus. Dit betekent dat Dione eenmaal om Saturnus heen draait voor iedere twee keer die Enceladus om Saturnus draait.

Deze resonantie houdt excentriciteit in de baan van Enceladus in stand (0,0047) en zorgt voor een sterke getijdenwerking op Enceladus die zich o.a. uit in de beroemde cryovulkanische uitbarstingen. Dione heeft twee andere manen in zijn baan. Ze bevinden zich in de Lagrangepunten van Dione: Helene draait 60° voor Dione uit en Polydeuces draait 60° achter Dione aan om Saturnus heen. Dergelijke manen worden Trojanen genoemd.

Samenstelling en oppervlaktekenmerken

De gemiddelde dichtheid van Dione bedraagt 1,478 ± 0,003 g/cm3. De maan bestaat daarmee voornamelijk uit water met kleinere hoeveelheden silicaathoudend gesteente. Dione is een beetje kleiner en compacter dan Thea maar vertoont qua terrein overeenkomsten, ook het albedo lijkt op dat van Rhea en ze hebben dezelfde verschillen in kleur tussen het naar Saturnus toe gerichte deel en het van de planeet afgekeerde deel.

Wetenschappers onderscheiden vijf verschillende geologische kenmerken op Dione: Chasmata (kloven), Dorsa (bergruggen), Fossae (lange, smalle verzakkingen), kraters en catanae (ketens van kraters). Kraters komen het meeste voor en we kunnen onderscheid maken tussen zwaar bekraterd terrein, gemiddeld bekraterde vlaktes en licht bekraterde gebieden.

Het zwaar bekraterde terrein heeft talloze kraters groter dan 100 kilometer in doorsnede, de vlaktes hebben voornamelijk kraters die kleiner dan 30 kilometer in doorsnede zijn.

Veel van de zwaar bekraterde gebieden bevinden zich op het van Saturnus afgerichte halfrond. De minder bekraterde vlaktes zien we voornamelijk aan de naar de planeet toe gekeerde zijde van Dione. Dit is eigenlijk tegengesteld aan wat astronomen verwachten. Men denkt dat Dione tijdens het Zware Bombardement in een omgekeerde gebonden rotatie om Saturnus heen draaide.

Omdat Dione niet heel erg groot is zou een inslag die een krater van ongeveer 35 kilometer kan veroorzaken groot genoeg zijn om de maan in een ander richting om te late draaien. Omdat er veel kraters zijn die groter zijn dan 35 kilometer zou dit wel eens verschillende keren kunnen zijn gebeurd in het verleden. Uitgaande van de nu zichtbare patronen en het heldere albedo van het naar Saturnus toe gerichte halfrond is de maan al miljarden jaren stabiel.

De beide halfronden van Dione hebben een verschillende kleur. Het naar Saturnus toe gerichte halfrond is helder, het van de planeet afgerichte halfrond is veel donkerder en roder van kleur. Dit kleurverschil wordt veroorzaakt doordat het naar de planeet toe gerichte halfrond vers materiaal uit de E-ring van Saturnus invangt. Deze E-ring wordt gevoed door cryovulkanische emissies van Enceladus.

Het donkere deel van de maan staat onder invloed van het magneetveld van Saturnus dat er voor zorgt dat organische componenten in het ijs donker verkleuren en roder worden.

Een ander kenmerkend landschap op Dione is het onregelmatige terrein dat het van de planeet af gerichte halfrond bedekt. Het wordt gevormd door materiaal met een hoog licht weerkaatsend vermogen dat dun genoeg is dat het het onderliggende terrein nog laat zien. Hoe dit is ontstaan is niet bekend, men denkt dat het afkomstig is uit de periode kort na het ontstaan van de maan toen deze nog geologisch actief was.

Tijdens deze geologisch actieve periode is er vermoedelijk materiaal vanuit het binnenste naar boven geduwd waardoor er erupties hebben plaatsgevonden die als sneeuw en as zijn neergekomen op het oppervlak. Later nam de geologische activiteit af en ontstonden de meeste nieuwe kraters op het naar de planeet toe gerichte halfrond waardoor de specifieke patronen die tijdens deze erupties waren ontstaan, zijn uitgewist.

Op 13 december 2014 maakte de Cassini een scheervlucht langs Dione waarbij close-up foto’s werden gemaakt. Deze foto’s toonden aan dat dit onregelmatig terrein helemaal geen ijsafzettingen kende maar dat er heel veel heldere ijskliffen waren die door tektonische activiteit zijn ontstaan. Er zijn tijdens deze scheervluchten kliffen van enkele honderden meters hoog gefotografeerd.

Atmosfeer

Dione heeft een hele ijle atmosfeer die uit zuurstof-ionen (O2+) bestaat. De atmosfeer is zo ijl dat astronomen liever spreken over een exosfeer in plaats van een hele ijle atmosfeer. Er zijn slechts 0,01 tot 0,09 zuurstof-ionen per cm3 aanwezig.

Helaas zorgen watermoleculen in de achtergrond (van de E-ring van Saturnus) er voor dat we geen water kunnen detecteren op het oppervlak van Dione. De bron van de zuurstof blijft dus voorlopig onbekend. Echter, men neemt aan dat fotolyse zorgt voor het vrijkomen van zuurstof-ionen. Een vergelijkbaar proces vindt, weliswaar op veel grotere schaal plaats, op Europa, een van de grootste manen van Jupiter. Geladen deeltjes afkomstig uit de stralingsgordel van Saturnus reageren met waterijs aan het oppervlak van Dione waarbij er waterstof en zuurstof ontstaat. Het waterstof is licht en verdwijnt in de ruimte. Het zwaardere zuurstof blijft achter.

Verkenning

De Voyager 1 en 2 die in 1980 en 1981 een scheervlucht langs Saturnus en zijn manen maakten waren de eerste verkenners die foto’s van Dione hebben gemaakt. Sinds die tijd is het alleen de Cassini geweest, die tussen 2005 en 2015 vijf scheervluchten maakte langs de maan, die de maan van dichtbij heeft kunnen bestuderen.

De eerste scheervlucht maakte de Cassini op 11 oktober 2005 toen de verkenner Dione tot een afstand van 500 kilometer naderde. De tweede scheervlucht vond plaats op 7 april 2010, opnieuw tot een afstand van 500 kilometer. Een derde scheervlucht werd op 12 december 2011 uitgevoerd en toen bedroeg de dichtste nadering 99 kilometer. De vierde en vijfde scheervlucht werden uitgevoerd op 16 juni en 17 augustus 2015. Cassini naderde Dione toen tot op 516 kilometer respectievelijk 474 kilometer.

Naast schitterende foto’s ontdekte de Cassini tijdens die scheervluchten ook de ijle atmosfeer van de maan en leverde de Cassini bewijs dat Dione vroeger vermoedelijk geologisch veel actiever was dan voorheen werd aangenomen.

Uitgaande van modellen die door wetenschappers van de NASA neemt men nu aan dat Dione wordt opgewarmd onder invloed van getijdenwerking die toeneemt als de maan Saturnus nadert. Als gevolg van deze getijdenwerking en de daarmee gepaard gaande opwarming is het niet uitgesloten dat er een ondergrondse oceaan voorkomt op de grens tussen de kern en de mantel. Hiermee schaart Dione zich dus in het rijtje Enceladus, Europa en andere manen die potentieel een omgeving hebben waar buitenaards leven mogelijk is.

Er zijn momenteel een missies gepland naar deze interessante maan maar toekomstige missies naar Saturnus zullen zeker ook Dione nader willen bestuderen.

Dione in cijfers

Dione in cijfers
Ontdekt doorGiovanni Cassini
Datum ontdekking21 maart 1864
Gemiddelde afstand tot Saturnus337.369 km
Periapsis (dichtste nadering tot Saturnus)377.396 km
Apoapsis (grootste afstand tot Saturnus)378.226 km
Jaar2,737 Aardse dagen
Omtrek baan2.371.365,51 km
Gemiddelde baansnelheid36.100,4 km/u
Baan excentriciteit0,0022
Equatoriale inclinatie t.o.v. de baan0,028°
Gemiddelde straal564,7 km
Omtrek aan de evenaar3.529,3 km
Volume742.338.322 km3
Massa1.095.745.430.185.280.000.000 kg
Dichtheid1.478 g/cm3
Oppervlakte3.964.776,51 km2
Zwaartekracht aan de oppervlakte0,232 m/s2
Ontsnappingssnelheid0,510228649 km/u

Laatste bewerking: 14 november 2015
Bron: UniverseToday