Mimas – maan van Saturnus

Mimas met de krater Herschel
Mimas met de krater Herschel. De foto is gemaakt met de Cassini ruimtesonde

Met dank aan de Voyager-missies en meer recent aan de Cassini-sonde die al meer dan 10 jaar onderzoek doet aan Saturnus en zijn manen hebben we ontzettend veel geleerd. Tussen de ongeveer 150 manen en maantjes, waarvan er 53 een naam hebben, zitten verschillende merkwaardige objecten en genoeg mysteries om astronomen op Aarde nog tientallen jaren bezig te houden. Eén van die aparte manen is Mimas, de Death Star-maan, met zijn opvallende krater. De maan bestaat niet alleen bijna volledig uit ijs maar heeft mogelijk ook een interne oceaan van vloeibaar water.

Ontdekking en naamgeving

Mythologische afbeelding van Mimas die slangen als benen had.
Mythologische afbeelding van Mimas die slangen als benen had.

Mimas werd in 1789 ontdekt door William Herschel. Dit was meer dan 100 jaar na dat de grote manen van Saturnus waren ontdekt door Christiaan Huygens en Giovanni Cassini. Zoals met alle zeven destijds bekende manen het geval was werd de naam Mimas voorgesteld door John Herschel in zijn werk “Results of Astronomical Observations made at Cape of Good Hope” dat in 1847 verscheen. John Herschel verklaarde de keuze voor de eerste zeven namen van de manen van Saturnus als volgt: omdat Saturnus zijn kinderen verslond kon hij geen gezin vormen. Daarom viel de keuze op zijn broers en zussen, dit zijn allemaal Titanen.

Mimas is vernoemd naar één van de Titanen uit de Griekse mythologie. De Titanen waren de zonen en dochters van Chronos, het Griekse equivalent van de Romeinse god Saturnus. Mimas was een nakomeling van Gaia, geboren uit het bloed van de gecastreerde Uranus die uiteindelijk stierf tijdens de slag tegen de Olympische goden over de hegemonie over het heelal. De mythologische Mimas was een Gigant die door Mars werd gedood in de oorlog tussen de Titanen en de goden van Olympus. Zelfs na zijn dood – de benen van Mimas waren slangen – zochten zijn benen de aanval en wilden ze Mars doden.

Grootte, massa en baan

Mimas - maan van Saturnus
Opname van Mimas gemaakt door de Cassini (credit: NASA/JPL/Space Science Institute)

Mimas heeft een gemiddelde straal van 198,2 ± 0,4 kilometer en een massa van ± 3,75 * 1019 kilogram. Dit komt over een met 0,0311 * de grootte van de Aarde en 0,0000063 * de massa van de Aarde. Mimas draait op een gemiddelde afstand van 85.539 kilometer om Saturnus heen. De excentriciteit van de baan bedraagt 0,0196 en de afstand varieert van 181.902 kilometer in en periapsis toe 189.176 kilometer in het apoapsis. Mimas is de binnenste van de grote manen van Saturnus en in afstand de achtste maan van Saturnus.

De gemiddelde baansnelheid bedraagt 14,28 kilometer/seconde. Met deze snelheid heeft Mimas 0,942 dagen nodig voor een omwenteling om Saturnus. De rotatiesnelheid van Mimas is gelijk aan de baanperiode en dat betekent dat Mimas ook in een gebonden rotatie om Saturnus heen draait. Heel veel manen in het zonnestelsel draaien in een gebonden rotatie om hun planeet heen. Mimas is in een 2:1 resonantie met de grotere maan Tethys en in een 2:3 resonantie met Pandora, het herdersmaantje van de buitenste F-ring.

Samenstelling en oppervlaktekenmerken

De gemiddelde dichtheid van Mimas bedraagt 1,149 ± 0,007 gram/cm3 en dat is slechts een beetje meer dan de dichtheid van water ( 1 gram/cm3). Dit betekent dat Mimas grotendeels uit waterijs bestaat met slechts een klein gedeelte aan silicaathoudend gesteente. Mimas vertoont hiermee grote overeenkomsten met de manen Tethys, Rhea en Dione die ook voornamelijk uit ijs bestaan.

Als gevolg van getijdenkrachten die op de maan worden uitgeoefend is Mimas duidelijk langgerekt van vorm. De lange as is ongeveer 10% groter dan de korte as. Met een diameter van 396 kilometer is Mimas maar net groot en zwaar genoeg om een hydrostatisch equilibrium te bereiken (dat wil zeggen als gevolg van zijn eigen zwaartekracht een ronde vorm aannemen). Mimas is het kleinst bekende hemellichaam in het zonnestelsel dat dit kan.

Er worden drie geologische kenmerken onderscheiden op Mimas; kraters, chasmata (kloven) en catanae (ketens van kraters). Kraters komen het meeste voor en ze zijn vooral ontstaan in het begin van het zonnestelsel. Het oppervlak van Mimas is verzadigd met kraters waarbij er vele nieuwe kraters over de oude kraters heen zijn ontstaan.

Het meest opvallende aan Mimas is de gigantische inslagkrater Herschel die is vernoemd naar William Herschel die de manen Oberon en Titania van Uranus ontdekte en de manen Enceladus en Mimas van Saturnus. Deze enorme krater zorgt er voor dat Mimas lijkt op de Death Star uit de Star Wars films. Herschel heeft een doorsnede van 180 kilometer en dat is bijna evenveel als 1/3-de van de diameter van Mimas zelf.

De wanden van de krater zijn ongeveer 5 kilometer hoog en delen van de bodem zijn 10 kilometer diep. De centrale berg bereikt een hoogte van 6 kilometer boven de vloer van de krater. Als de krater zich in een vergelijkbare schaal op Aarde zou bevinden dan zou hij een doorsnede hebben van meer dan 4000 kilometer, groter dan Australië.

De inslag die verantwoordelijk is voor de krater heeft Mimas mogelijk bijna vernietigd en men neemt aan dat de breuken die aan de tegenovergestelde zijde van de krater op Mimas zichtbaar zijn, ook door de inslag zijn veroorzaakt. In dit opzicht lijkt Mimas veel op Tethys met zijn grote inslagkrater Odysseus en het concentrische Ithaca Chasma aan de andere zijde van de maan.

Het oppervlak van Mimas is bezaaid met kleinere inslagkraters maar er is geen enkele andere krater die in de buurt van de grootte van Herschel komt. De kraters zijn niet uniform verdeeld. Het grootste gedeelte van het oppervlak is bedekt met kraters die een doorsnede hebben van meer dan 40 kilometer maar aan het zuidpoolgebied zijn de kraters meestal niet groter dan 20 kilometer in doorsnede.

In 2014 zijn er met de Cassini-sonde gegevens verkregen die duiden op de mogelijke aanwezigheid van een ondergrondse oceaan. Als gevolg van de libratie van de maan denken astronomen dat het binnenste van Mimas niet uniform is verdeeld. Wellicht is er sprake van een rotsachtige binnenste of een interne oceaan op de grens van kern en mantel. Deze oceaan wordt mogelijk in stand gehouden door getijdenwerkingen die door de resonanties met Tethys en Pandora op Mimas worden uitgeoefend.

Een aantal kenmerken in de ringen van Saturnus worden ook in relatie gebracht met de resonanties met Mimas. Zo is Mimas verantwoordelijk voor het opruimen van het materiaal in de Scheiding van Cassini. Dit is de leegte tussen de twee grootste ringen van Saturnus, de A-ring en de B-ring. Mimas trekt altijd in dezelfde richting aan de deeltjes in de Scheiding van Cassini waardoor deze naar nieuwe banen buiten de leegte worden gedwongen.

Deeltjes in de Huygens leegte aan de binnenzijde van de Scheiding van Cassini zijn in een 2:1 resonantie met Mimas. Met andere woorden, ze draaien twee keer zo snel om Saturnus heen als Mimas dat doet. De grens tussen de C-ring en de B-ring is in een 3:1 resonantie met Mimas en recent heeft men ontdekt dat de G-ring in een 7:6 resonantie is met Mimas.

Verkenning

Pioneer 11 was de eerste sonde die Mimas van dichtbij fotografeerde. De Pioneer 11 vloog in 1979 langs Saturnus en zijn manen. De dichtste nadering was op 1 september 1979 op een afstand van 104.263 kilometer. In 1980 en 1981 vlogen de Voyager 1 en Voyager 2 langs Mimas en ze maakten ook foto’s van Saturnus, zijn ringen en de vele manen. Voyager 1 was de eerste verkenner die de grote krater Herschel fotografeerde.

Mimas is ook verschillende keren gefotografeerd door de Cassini die sinds 2004 door het Saturnusstelsel kruist. Ze vond er op 13 februari 2010 een scheervlucht plaats waarbij de Cassini Mimas naderde tot op 9500 kilometer. Tijdens deze scheervlucht werden meerdere foto’s gemaakt van het bekraterde oppervlak en werden er gegevens verzameld over de baan van Mimas die leidden tot speculaties over het voorkomen van een mogelijke ondergrondse oceaan.

Het is te hopen dat er bij toekomstige missies daadwerkelijk gezocht kan worden naar wat er zich onder het oppervlak van deze Dear Star-maan bevindt.

Mimas in cijfers

Mimas in cijfers
Ontdekt doorWilliam Herschel
Datum ontdekking17 september 1789
Gemiddelde afstand tot Saturnus185.539 km
Periapsis (dichtste nadering tot Saturnus)181.902 km
Apoapsis (grootste afstand tot Saturnus)189.176 km
Jaar0,942 Aardse dagen
Omtrek baan1.165.663,95 km
Gemiddelde baansnelheid51.559,8 km/u
Baan excentriciteit0,0196
Equatoriale inclinatie t.o.v. de baan1,574°
Gemiddelde straal198,20 ± 0,25 km
Omtrek aan de evenaar1.245,3 km
Volume32.613.662 km3
Massa37.505.676.206.690.4000.000 kg
Dichtheid1,15 g/cm3
Oppervlakte493.647,75 km2
Zwaartekracht aan de oppervlakte0,064 m/s2
Ontsnappingssnelheid0,158912805 km/u

Eerste publicatie: 19 november 2015
Laatste keer bijgewerkt op: 11 maart 2017
Bron: UniverseToday