Saturnus måne Mimas kunde ha odlat ett enormt underjordiskt hav när dess orbitala excentricitet minskade till sitt nuvarande värde och fick dess isiga skal att smälta och tunnas ut.
"I vårt tidigare arbete fann vi att för att Mimas ska vara en havsvärld i dag måste den ha haft ett mycket tjockare iskallt skal tidigare. Men eftersom Mimas excentricitet skulle ha varit ännu högre tidigare, vägen att komma från tjock is till tunnare is var mindre tydlig", säger seniorforskaren Matthew E. Walker från Planetary Science Institute. "I detta arbete visade vi att det finns en väg för isskalet att tunnas ut för närvarande även när excentriciteten sjunker på grund av tidvattenuppvärmning, men havet måste vara mycket ungt, geologiskt sett."
Walker är medförfattare till "The evolution of a young ocean within Mimas", som visas i Earth and Planetary Science Letters . Alyssa Rose Rhoden från Southwest Research Institute är huvudförfattare.
"Excentricitet är det som driver tidvattenuppvärmningen. Just nu är den väldigt hög jämfört med andra aktiva havsmånar, som grannlandet Enceladus. Vi tror att tidvattenuppvärmning är den värmekälla som för närvarande tunnar ut skalet," sa Walker. "Tidvattenuppvärmning är dock inte gratis energi, så när den smälter skalet drar den energi ut ur omloppsbanan, vilket minskar den excentriciteten tills den slutligen cirkulerar den och stänger av det hela."
Början av smältning måste inträffa när Mimas excentricitet var två till tre gånger nuvärdet. Ett tunt isskal under de senaste 10 miljoner åren av Mimas evolution är i linje med dess geologi.
"I allmänhet när vi tänker på havsvärldar ser vi inte många kratrar eftersom miljön återuppstår och slutar med att de raderas ut, som Europa eller Enceladus sydpol. Formen, den centrala toppen och det oavbrutna inre av Herschel-kratern kräver att skalet måste ha varit tjockare tidigare, när Herschel bildades. För att få den kratermorfologi som vi observerar måste skalet ha varit minst 55 kilometer när det träffades, säger Walker.
"Kratrar kan ge ledtrådar om närvaron av ett hav och tjockleken på isskalet genom sin morfologi - som förhållandet mellan kraterdiametern och dess djup och förekomsten av en central topp."
Mimas har en radie på knappt 200 kilometer. Tjockleken på den yttre hydrosfären, som består av is och vätska, uppskattas grovt sett vara cirka 70 kilometer. De nuvarande uppskattningarna av isskalets tjocklek är 20 till 30 kilometer, baserat på precessionen (rotationsrörelsen för en spinnande kropps axel), eller ett smalare avstånd på 24 till 31 kilometer från librationen (en liten vingling i rotationshastigheten) av månen som gör att den verkar nicka fram och tillbaka) mätningar, vilket lämnar ett hav som är cirka 40 till 45 kilometer djupt innan det träffar berget.
"Vi kan se Mimas vid en särskilt intressant tidpunkt. För att matcha den nuvarande excentriciteten och tjockleksbegränsningarna baserat på libreringsinformationen, tror vi att det här måste ha börjat för inte mer än cirka 25 miljoner år sedan. Med andra ord , vi tror att Mimas var helt frusen tills för 10 till 25 miljoner år sedan, vid vilken tidpunkt dess isskal började smälta
Mer information: Alyssa Rose Rhoden et al, The evolution of a young ocean within Mimas, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI:10.1016/j.epsl.2024.118689
Journalinformation: Earth and Planetary Science Letters
Tillhandahålls av Planetary Science Institute
