Tethys – de ijsmaan van Saturnus

Tethys - Odysseus krater
Tethys met de opvallende krater Odysseus. De opname is gemaakt door de Cassini ruimtesonde

 

Ofschoon Tethys er vanuit de ruimte saai en kleurloos uitziet heeft de maan een aantal interessante kenmerken. Zo zijn er een groot inslagbekken zichtbaar en een enorme geul die het oppervlak van de ijsmaan kenmerken. Een hittemap van de maan laat een figuur zien die lijkt op Pacman uit het gelijknamige videospel.

Op de maan zijn grote rode bogen zichtbaar en het is een raadsel waar deze vandaan komen. Ze werden voor het eerst in 2004 gedetecteerd maar waren in 2015 prominent zichtbaar op afbeeldingen die de Cassini onder veel betere lichtomstandigheden, gedurende de zomer in dat gebied, had gemaakt. Omdat ze over andere structuren heen liggen moeten ze relatief jong zijn.

In ons zonnestelsel is de kleur rood een ongebruikelijke kleur (de kleur is alleen zichtbaar op delen van de manen Dione en Europa). Men vermoedt dat de rode kleur is ontstaan als gevolg van chemische verontreinigingen, overblijfselen van gas uit het binnenste van de maan of van structuren die vanwege de resolutie, niet zichtbaar waren op de foto’s.

Ontdekking en naamgeving

Tethys was een van de manen in een baan om Saturnus die in 1684 door Giovanni Cassini zijn ontdekt. De Italiaanse astronoom nam op 21 maart 1684 zowel Dione als Tethys waar. Cassini ontdekte overigens ook de manen Japetus en Rhea. Het waren de eerste manen die bij de beringde planeet werden ontdekt. Cassini noemde de manen de Sidera Lodoicea – de sterren van Louis – naar koning Louis (Lodewijk) XIV.

Bijna 200 jaar lang werden de manen van Saturnus genummerd, gebaseerd op hun afstand tot de planeet. Tethys, die op een gemiddelde afstand van 294.660 kilometer om Saturnus draait, was Saturnus III.

In 1847 suggereerde de Britse astronoom John Herschel dat de manen van Saturnus vernoemd zouden moeten worden naar Titanen, de mythologische nakomelingen van de Griekse god Cronus (Saturnus voor de Romeinen). In de Griekse mythologie was Tethys de dochter van Uranus en Gaea, de vrouw van Oceanus. Ze was een watergodin en ze werd beschouwd als de moeder van de belangrijkste rivieren. Ze zou 3000 dochters hebben, de Oceaniden. Namen van structuren op Tethys zijn afkomstig uit de Odyssee van Homerus.

Een bevroren oppervlak

Ofschoon Herschel dat in die tijd niet kon bevroeden was een watergodin een perfecte naam voor de maan. Net zoals veel andere manen rond Saturnus bestaat Tethys voor een heel groot gedeelte uit waterijs. Met een gemiddelde temperatuur van -187 °C gedraagt dit ijs zich als gesteente.

Het bevroren oppervlak heeft een groot albedo en dat wordt nog eens vergroot door een bombardement van deeltjes waterijs die afkomstig zijn uit de geisers van de maan Enceladus. De bodem van veel kraters op de maan zijn erg helder en ook dat duidt weer op de aanwezigheid van waterijs.

Tethys bevindt zich relatief dichtbij Saturnus en merkt daarom veel van de aantrekkingskracht van de grote planeet. Het zorgt voor een voortdurend kneden van de maan waardoor vermoedelijk een gedeelte van het binnenste van de maan gesmolten is. Daarom is het oppervlak veel minder sterk bekraterd vergeleken met de manen Rhea en Dione. Bovendien lijkt het oppervlak ook nog relatief jong.

Tethys heeft geen atmosfeer en is altijd met dezelfde zijde naar Saturnus toe gericht. Tethys heeft 1,888 aardse dagen nodig om eenmaal om de planeet heen te draaien. Tethys heeft deze enorme inslag overleefd en dat heeft onder wetenschappers tot de conclusie geleid dat deze kort na het ontstaan van Tethys moet hebben plaats gevonden toen de maan nog gedeeltelijk gesmolten was.

Vanuit de noordpool loopt een grote geul richting de zuidpool van de maan. Deze geul is ongeveer 3000 kilometer lang en omspant daarmee bijna 3/4de van de omtrek van de maan. Deze geul wordt Ithaca Chasma genoemd maar het land dat door Odysseus wordt geregeerd. De geul is 100 kilometer breed en 3 tot 5 kilometer diep. De geul kan door dezelfde inslag zijn ontstaan als waarbij de Odysseus krater ontstond die aan de andere kant van de maan ligt. Een andere mogelijke verklaring is dat het oppervlak bevroor voordat het binnenste van de maan bevroor. Dit leidde tot scheuren in de korst.

De Cassini-sonde van de NASA heeft ook thermische opnames gemaakt van de maan en die toonden een Pacmanachtige structuur. Wetenschappers denken dat elektronen die een zijde van de maan bombardeerden het gebied hebben veranderd in stevig op elkaar gepakt ijs dat langzamer van temperatuur veranderd dan de rest van de maan.

De Pacman hittekaart was de tweede die in het zonnestelsel werd gevonden. Twee jaar eerder vond de Cassini een vergelijkbare structuur op de maan Mimas.

Andere waarnemingen laten zien dat de korst van Tethys grote overeenkomsten vertoont met die van Dione en Rhea, twee andere ijsmanen van Saturnus. Een studie uit 2016 stelde dat Ithaca Chasma niet was ontstaan door dezelfde inslag als die de krater Odysseus veroorzaakte. Bij de Odysseus inslag zouden wel enkele banden van grote ijsdeeltjes kunnen zijn ontstaan die zich van noord naar zuid uitstrekken. Onafhankelijk daarvan stelt een ander onderzoek dat enkele kraters op Tethys (en andere manen) kunnen zijn ontstaan door inslagen van restantmateriaal van een eerdere generatie manen van Saturnus.

In grootte is Tethys de derde maan van Saturnus en in afstand de 13de maan tot de planeet. Tethys beschrijft op een afstand van 295.000 kilometer van Saturnus zijn baan. Tethys heeft een diameter van 1066 kilometer en is daarmee in grootte de 16de maan in het zonnestelsel.

De dichtheid van Tethys bedraagt 0,97 gram/cm3. Water heeft een dichtheid van 1 gram/cm3 en daarom neemt men aan dat de maan nagenoeg helemaal uit waterijs bestaat. Als je de maan dicht genoeg bij de Zon zou kunnen brengen dat zou het overgrote deel van de maan verdampen en in de ruimte verdwijnen.

Het is niet bekend of Tethys opgebouwd is uit een kern van gesteente en een dikke mantel van ijs. Echter, ongeveer 6% van de massa is gesteente dus als er een kern van gesteente aanwezig is dan heeft die een doorsnede van maximaal 145 kilometer. Het ijs reflecteert ook heel erg veel licht. Tethys is na Enceladus de helderste maan van Saturnus.

Op Tethys komen twee verschillende terreinsoorten voor. Eén gedeelte is oud met veel dicht op elkaar gepakte kraters en het andere gedeelte is donker en minder bekraterd. Het oppervlak wordt ook gekenmerkt door talloze grote valleien en slenken.

Het westelijk halfrond van Tethys wordt gedomineerd door een enorme inslagkrater met de naam Odysseus. Deze krater heeft een doorsnede van 400 kilometer en dat komt overeen met ongeveer 2/5 van de grootte van Tethys zelf. Door de grootte, vorm en positie op de maan heeft dit Tethys de bijnaam “Death Star” opgeleverd.

Tethys - Ithaca Chasma
Tethys met centraal gelegen Ithaca Chasma. De opname is gemaakt door de Cassini ruimtesonde.

De grootste vallei heet Ithaca Chasma en is ongeveer 100 kilometer breed en meer dan 2000 kilometer lang. Het is de op één na grootste vallei in het zonnestelsel. De vallei is vernoemd naar het eiland Ithaca in Griekenland. De vallei omspant ongeveer twee derde van de omtrek van Tethys en loopt ongeveer parallel aan de Odysseus krater. Er zijn astronomen die denken dat er een verband is tussen de vallei en de krater.

Wetenschappers denken ook dat Tethys vroeger inwendig actief was en dat er cryovulkanisme voorkwam waardoor een gedeelte van het oppervlak is ververst. Men denkt dit omdat een gedeelte van het oppervlak is bedekt met gladde vlaktes waar nauwelijks kraters en of valleien in voorkomen. De meest waarschijnlijke verklaring hiervoor is dat ondergrondse vulkanen vers materiaal hebben doen neerslaan op het oppervlak waardoor oudere structuren zijn verdwenen.

Net zoals de andere regelmatige manen van Saturnus is Tethys ontstaan uit de accretieschijf waaruit ook Saturnus is ontstaan. Deze schijf van stof en gas omringde de jonge Saturnus kort na zijn ontstaan. Dit stof en gas is samen gaan klonteren en hieruit is onder andere Tethys ontstaan samen met de twee manen die om hem heen draaien: Telesto en Calypso. Deze twee maantjes zijn door Tethys ingevangen en bevinden zich nu in een Lagrange-punt van Tethys; eentje draait voor Tethys uit en de andere draait achter Tethys aan. Dit worden Trojaanse manen genoemd.

Tethys is door verschillende ruimtesondes gefotografeerd. In 1979 was het de Pioneer 11 die Tethys onderzocht en in 1980 en 1981 waren dit de Voyager 1 en Voyager 2. Sinds 2004 bevindt de Cassini-sonde zich in een baan om Saturnus en ook deze verkenner heeft al meermalen een scheervlucht gemaakt langs Tethys.

De kleur en de helderheid van Tethys wekken ook de belangstelling op van astronomen. Op het naar Saturnus toe gerichte halfrond bevindt zich een donker blauw getinte band die zich vanaf de evenaar 20° naar het noorden en het zuiden uitstrekt. Deze band heeft een elliptische vorm die smaller wordt naarmate hij dichter bij het van Saturnus afgerichte halfrond komt. Ook op de maan Mimas is een dergelijke band zichtbaar.

Deze band is mogelijk ontstaan onder invloed van energetische elektronen die afkomstig zijn van de magnetosfeer van Saturnus. De Cassini-sonde heeft temperatuurkaarten gemaakt van Tethys en daarop is te zien dat deze band ’s middags een lagere temperatuur heeft dan het omliggende gebied.

Waarom Tethys voornamelijk uit waterijs bestaat is onbekend. Eén van de meest interessante theorieën stelt dat de ringen en de binnenste manen zijn ontstaan uit de ijsrijke korst van een voor grotere Titan-achtige maan voor deze te pletter sloeg op Saturnus. Misschien dat toekomstig ruimtemissies hier een definitief antwoord op kunnen vinden.

Tethys in cijfers

Tethys in cijfers
Ontdekt doorGiovanni Cassini
Datum ontdekking21 maart 1684
Gemiddelde afstand tot Saturnus294.619 km
Periapsis (dichtste nadering tot Saturnus)294.589 km
Apoapsis (grootste afstand tot Saturnus)294.648 km
Jaar1,887802 dagen
Omtrek baan
Gemiddelde baansnelheid40.860,7 km/h
Baan excentriciteit0.0001
Equatoriale inclinatie t.o.v. de baan1,12°
Gemiddelde straal533,0 km
Omtrek aan de evenaar3348,9 km
Volume634.264.255 km3
Massa617.551.805.221.061.000.000 kg
Dichtheid0.973 g/cm3
Oppervlakte3.569.967,66 km2
Zwaartekracht aan de oppervlakte0,145 m/s2
Ontsnappingssnelheid aan het oppervlak0,39321974 km/h

 

Eerste publicatie: 24 november 2015
Volledige revisie: 6 oktober 2018

Bron: UniverseToday, space.com, Nasa