Mit einem Durchmesser von rund 400 Kilometern gehört der Saturnmond Mimas zu den kleineren der klassischen Saturnmonde, die bereits vor den Raumsonden-Vorbeiflügen bekannt waren. Nun gelangen der Raumsonde Cassini detailreiche Bilder des Saturntrabanten, die Unerwartetes über den Mond enthüllen.
Am 13. Februar war Cassini bis auf rund 10 000 Kilometer an den kraterübersäten Mond herangeflogen und konnte seine volle Ausrüstung an fernerkundlichen Instrumenten auf Mimas richten. Die Oberfläche des Mondes wird vor allem von Einschlagkratern geprägt, die in so großer Zahl auftreten, dass man von einer "kratergesättigten Oberfläche" spricht. Dies bedeutet, dass jeder neue Einschlag auf Mimas mehrere bereits vorhandene Einschlagkrater zerstört.
Mysteriöse Energieverteilung auf Mimas | Der Vergleich einer Karte des Saturnmonds Mimas im sichtbaren Licht (links) mit einem Infrarotbild (rechts) enthüllt, dass der große Einschlagkrater Herschel von einer Region mit kühlerem Eis umgeben ist.
Im Gegensatz zu fast allen anderen annähernd kugelförmigen Saturntrabanten gibt es auf Mimas keine Hinweise auf geologische Aktivität, die aus dem Inneren des Mondes heraus die Oberfläche veränderte. Der Mond ist also geologisch tot, was durch die stark verkraterte Oberfläche belegt wird. Sie stammt wohl aus der Frühzeit des Sonnensystems vor mehr als vier Milliarden Jahren.
Das auffälligste Merkmal von Mimas ist ein auf die Größe des Mondes bezogen gigantischer Einschlagkrater namens Herschel. Er erstreckt sich über rund 140 Kilometer Durchmesser und wurde nach dem Entdecker von Mimas, dem deutsch-englischen Astronomen Wilhelm Herschel, benannt.
Temperaturkarte des Saturnmonds Mimas | So wie auf dem Bild links oben sollten sich die Temperaturen auf der Mimasoberfläche verteilen: Der wärmste Fleck sollte nahe des subsolaren Punkts (weißer Stern) liegen, wo die Sonne am intensivsten einstrahlt. Stattdessen ergab sich die im rechten Bild gezeigte Verteilung. Der große Einschlagkrater Herschel (siehe Bild links unten) ist von einem kühlen Gebiet umgeben. Forscher führen diese Temperaturunterschiede auf unterschiedliche Texturen des Oberflächeneises von Mimas zurück. Die Temperaturkarte wurde mit dem Infrarotspektrometer CIRS auf der US-Raumsonde Cassini aufgenommen.
Bei Herschel handelt es sich um einen klassischen Einschlagkrater mit Zentralberg, wie sie auch auf dem Erdmond häufig zu sehen sind. Seine Kraterwände sind bis zu fünf Kilometer hoch, und manche Forscher beziffern die Höhe des Zentralbergs auf bis zu zehn Kilometer. Der dichte Vorbeiflug von Cassini erfolgte über der Hemisphäre, die vom Krater Herschel geprägt ist, so dass faszinierende Ansichten dieses "Astroblems" gelangen.
Mimas mit Krater Herschel | Sciencefiction-Fans erinnert dieser Anblick frappierend an den "Todesstern" aus der ursprünglichen "Star Wars"-Kinofilm-Trilogie. Der rund 130 Kilometer große Einschlagkrater Herschel dominiert diese Hemisphäre des nur 400 Kilometer großen Saturnmonds Mimas. Wäre der einschlagende Körper nur etwas größer gewesen, hätte er Mimas wahrscheinlich vollständig zertrümmert.
Auch mit dem Infrarotspektrometer CIRS wurde Mimas untersucht. Dabei hatten die Forscher angenommen, dass Mimas eine homogene Wärmeverteilung auf seiner Oberfläche zeigen würde, mit dem wärmsten Bereich um den subsolaren Punkt, jenem Ort, über dem die Sonne senkrecht steht und am stärksten einstrahlt.
Die Infrarotkarten, die CIRS von Mimas lieferte, zeichnen jedoch ein ganz anderes Bild. Die wärmsten Regionen auf Mimas befanden sich nahe dem Morgenterminator, also da, wo die Sonne gerade aufgegangen war. Dort maß CIRS "lauschige" Temperaturen von 92 Kelvin (–181 Grad Celsius), während es im überwiegenden Rest des Mondes etwa 77 Kelvin (–196 Grad Celsius) kalt war. Die kalten Regionen befinden sich im Umfeld des Kraters Herschel, während es nahe des Kraterzentrums etwa 84 Kelvin (–189 Grad Celsius) kalt ist, also rund sieben Kelvin mehr als im Umland.
Der Krater Herschel auf dem Saturnmond Mimas | Aus der Nähe betrachtet zeigen sich die enormen Ausmaße des 130 Kilometer großen Kraters Herschel. Seine Kraterwälle sind rund fünf Kilometer hoch, und manche Forscher schätzen die Höhe des Zentralbergs auf bis zu zehn Kilometer.
Die Forscher um John Spencer am Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado vermuten, dass die Temperaturunterschiede unterschiedliche Texturen der Mimasoberfläche kennzeichnen. Dabei leitet dichteres und festeres Eis die Sonnenwärme effizienter ins Innere des Mondes ab, so dass sie während des Tages kühler bleibt. Dagegen isoliert pulveriges, locker verteiltes Eis besser die Oberfläche, fängt dabei mehr Sonnenlicht ein und erwärmt sich somit stärker.
Mimas mit Krater Herschel II | Auch auf diesem Mosaik dominiert der Krater Herschel den Saturnmond Mimas. Manche Teile des Mosaiks wurden aus Aufnahmen mit geringerer Auflösung erstellt, so dass diese Teile des Monds unscharf erscheinen.
Auch wenn wirklich Unterschiede in der Textur verantwortlich sind, fragen sich die Forscher, warum die Grenzen zwischen den Regionen so scharf sind. Möglicherweise schmolz beim Einschlag, der den Krater Herschel erzeugte, ein Teil des Oberflächeneises und das Wasser verteilte sich um den Krater, wo es schlagartig wieder gefror. Unklar ist jedoch, warum das Eis nicht wie in den anderen Gebieten von Mimas von den Einschlägen kleinerer Meteoriten wieder pulverisiert wurde.
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