Tack vare Cassini uppdrag har man lärt sig mycket om Saturnus månsystem (aka. det Croniska systemet) under det senaste decenniet. Tack vare närvaron av en omloppsbana i systemet har astronomer och rymdutforskningsentusiaster behandlats med en till synes oändlig ström av bilder och data, vilket i sin tur har gjort det möjligt för oss att lära oss många intressanta saker om dessa månars utseende, ytegenskaper, sammansättning och bildningshistoria.
Detta är verkligen sant för Saturnus ljusa måne Dione. Förutom att vara den 15:e största månen i solsystemet, och mer massiv än alla kända månar som är mindre än den själv tillsammans, har den mycket gemensamt med andra Cronian-satelliter – som t.ex. Tethys , Iapetus och Rhea . Detta inkluderar att den huvudsakligen består av is, har en synkron rotation med Saturnus och en ovanlig färgning mellan dess främre och bakre halvklot.
Upptäckt och namngivning:
Dione observerades första gången av den italienske astronomen Giovanni Domenico Cassini 1684 med hjälp av ett stort flygteleskop som han ställde upp på Paris observatoriums område. Tillsammans med månarna Iapetus, Rhea och Tethys – som han hade upptäckt 1671, 1672 respektive 1684 – döpte han dessa månarSidera Lodoicea('Stjärnorna av Ludvig', efter hans beskyddare, kung Ludvig XIV av Frankrike).
Dessa namn slog dock inte fast utanför Frankrike. I slutet av 1600-talet hade astronomerna istället för vana att namnge Saturnus då kända månar somTitanochSaturnus IgenomV, i ordning efter deras observerade avstånd från planeten. Som den näst mest avlägsna (bakom Tethys) kom Dione att bli känd somSaturnus IIi över ett sekel.
En gravyr av Paris Observatory under Cassinis tid. Kredit: Public Domain
De moderna namnen föreslogs 1847 av John Herschel (son till berömd astronom William Herschel ), som föreslog att alla Saturnus månar skulle döpas efter Titans – Cronos söner och döttrar i den grekiska mytologin (motsvarigheten till den romerska Saturnus).
I sin publikation från 1847, Resultat av astronomiska observationer gjorda vid Godahoppsudden , föreslog han namnet Dione, en forntida orakulär Titaness som var fru till Zeus och mor till Afrodite. Dione är med i Homer'sIliaden, och geologiska särdrag – såsom kratrar och klippor – tar sina namn från människor och platser i VergiliusAeneid.
Storlek, massa och omloppsbana:
Med en medelradie på 561,4 ± 0,4 km och en massa på cirka 1,0954 × 10tjugoettkg, Dione motsvarar i storlek 0,088 jordar och 0,000328 gånger så massiv. Den kretsar kring Saturnus på ett medelavstånd (halvhuvudaxel) på 377 396 km, med en mindre excentricitet på 0,0022 – allt från 376 566 km vid periapsis och 378 226 km vid apoapsis.
Diones halvstora axel är cirka 2 % mindre än månens. Men, som återspeglar Saturnus större massa, är Diones omloppsperiod en tiondel av månens (2,736915 dagar jämfört med 28). Dione befinner sig för närvarande i en omloppsresonans på 1:2 med Saturnus måne Enceladus, och fullbordar en Saturnus omlopp för varannan omlopp som Enceladus fullbordar.
Storleksjämförelse mellan jorden, månen och Saturnus måne Dione. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Denna resonans upprätthåller Enceladus orbitala excentricitet (0,0047) och ger tidvattenböjning som driver Enceladus omfattande geologiska aktivitet (som i sin tur driver dess kryovulkaniska jetstrålar ). Dione har två samorbitala (aka. trojaner) månar: Helene och Polydeuces . De är belägna inom Diones Lagrangian-punkter, 60 grader framför respektive bakom den.
Komposition och ytegenskaper:
Med en medeldensitet på 1,478 ± 0,003 g/cm³ består Dione huvudsakligen av vatten, med en liten återstod troligen bestående av en silikatbergkärna. Även om Dione är något mindre och tätare än Rhea, är Dione annars väldigt lik när det gäller dess varierande terräng, albedoegenskaper och skillnaden mellan dess ledande och efterföljande halvklot.
Sammantaget känner forskare igen fem klasser av geologiska egenskaper på Dione - Chasmata (klyftor), dorsa (ryggar), fossae (långa, smala fördjupningar), kratrar och catenae (kraterkedjor). Kratrar är det vanligaste särdraget, som med många Cronian-månar, och kan särskiljas i termer av kraftigt kratrerad terräng, måttligt kraterförsedda slätter och lätt kratrerade slätter.
Den kraftigt kratrerade terrängen har många kratrar som är större än 100 km (62 mi) i diameter, medan slättområdena tenderar att ha kratrar som är mindre än 30 km (19 mi) i diameter (med vissa områden är tyngre kratrar än andra).
Global karta över Dione, som visar mörkröd i den bakre halvklotet (vänster), vilket beror på strålning och laddade partiklar från Saturnus. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Mycket av den kraftigt kratrerade terrängen ligger på den bakre halvklotet, med de mindre kratrerade slättområdena på den ledande halvklotet. Detta är motsatsen till vad många forskare förväntade sig, och antyder att under perioden av Tungt bombardement , Dione var tidvattenlåst till Saturnus i motsatt orientering.
Eftersom Dione är relativt liten, är det teoretiskt att ett slag som är tillräckligt stort för att orsaka en 35 km krater skulle ha varit tillräckligt för att snurra satelliten i motsatt riktning. Eftersom det finns många kratrar som är större än 35 km (22 mi), kunde Dione ha snurrats upprepade gånger under dess tidiga historia. Kratermönstret sedan dess och den ledande halvklotets ljusa albedo tyder på att Dione har hållit sig i sin nuvarande orientering i flera miljarder år.
Dione är också känt för sina olikfärgade ledande och släpande halvklot, som liknar Tethys och Rhea. Medan dess ledande halvklot är ljust, är dess bakre halvklot mörkare och rödare till utseendet. Detta beror på att den ledande halvklotet tar upp material från Saturnus E-ring, som matas av Enceladus kryovulkaniska utsläpp.
Samtidigt interagerar den bakre halvklotet med strålning från Saturnus magnetosfär, vilket gör att organiska element som finns i dess ytis blir mörka och rödare till utseendet.
Diones bakre halvklot, avbildad av Cassini-banan, som visar sina fläckar av 'filig terräng'. Kredit: NASA/JPL
Ett annat framträdande inslag är Diones ' trasig terräng ', som täcker dess bakre halvklot och är helt sammansatt av högalbedomaterial som också är tillräckligt tunt för att inte skymma ytorna under. Ursprunget till dessa egenskaper är okänt, men en tidigare hypotes antydde att Dione var geologiskt aktiv kort efter dess bildande, en process som sedan dess har upphört.
Under denna tid av geologisk aktivitet kunde endogen ytbeläggning ha drivit material från det inre till ytan, med ränder som bildades från utbrott längs sprickor som föll tillbaka till ytan som snö eller aska. Senare, efter att den interna aktiviteten och återuppbyggnaden upphört, fortsatte krateringen i första hand på den ledande halvklotet och utplånade ränderna där.
Denna hypotes visade sig vara felaktig avCassinisond förbiflygning av 13 december 2004 , som producerade närbilder. Dessa avslöjade att 'visparna' i själva verket inte var isavlagringar alls, utan snarare ljusa isklippor skapade av tektoniska sprickor (chasmata). Under denna förbiflygning,Cassinitog även sneda bilder av klipporna som visade att några av dem är flera hundra meter höga.
Atmosfär:
Dione har också en mycket tunn atmosfär av syrejoner (O+²), som först upptäcktes av Cassini rymdsond 2010 . Denna atmosfär är så tunn att forskare föredrar att kalla den en exosfär snarare än en svag atmosfär. Tätheten av molekylära syrejoner bestäms frånCassiniplasmaspektrometerdata sträcker sig från 0,01 till 0,09 per cm3.
Dione sågs av Cassini den 11 oktober 2005 och visar Alcander-kratern (överst) och den större Prytanis-kratern till vänster. Kredit: NASA/JPL/SSI
Tyvärr fördunklade förekomsten av vattenmolekyler i bakgrunden (från Saturnus E-ring) upptäckten av vattenis på ytan, så källan till syre förblir okänd. Fotolys är dock en möjlig orsak (liknande vad som händer på Europa), där laddade partiklar från Saturnus strålningsbälte interagerar med vattenis på ytan för att skapa väte och syre, vätet förloras till rymden och syret kvarhålls.
Utforskning:
Dione avbildades först av Reser 1och2 rymdsonder när de passerade Saturnus på väg till det yttre solsystemet 1980 respektive 1981. Sedan dess har den enda sonden som genomfört en förbiflygning eller närbild av Dione varitCassiniorbiter, som genomförde fem förbiflygningar av månen mellan 2005 och 2015.
Den första nära förbiflygningen ägde rum den 11 oktober 2005, på ett avstånd av 500 km (310 mi), följt av en annan den 7:e april 2010 (igen på ett avstånd av 500 km). En tredje förbiflygning genomfördes den 12 december 2011 och var den närmaste, på ett avstånd av 99 km (62 mi). Den fjärde och femte förbiflygningen ägde rum den 16 juni och 17 augusti 2015, på ett avstånd av 516 km (321 mi) respektive 474 km (295 mi).
Förutom att få bilder av Cassinis kraterförsedda och olikfärgade yta, var Cassini-uppdraget också ansvarigt för att upptäcka månens tunna atmosfär (exosfär). Bortom det,Cassinigav också forskare nya bevis för att Dione kunde vara mer geologiskt aktiv än vad som tidigare förutspåtts.
Baserat på modeller konstruerade av NASA-forskare, tror man nu att Diones kärna upplever tidvattenuppvärmning, vilket ökar ju närmare Saturnus den kommer. På grund av detta tror forskare också att Dione också kan ha ett flytande vattenhav vid dess kärn-mantelgräns, och därmed förenar månar som Enceladus, Europa och andra i potentiella miljöer där utomjordiskt liv kan existera.
Detta, liksom Diones geologiska historia och dess ytas natur (vilket kan vara det som ger upphov till dess atmosfär) gör Dione till ett lämpligt mål för framtida forskning. Även om inga uppdrag för att studera månen för närvarande planeras, kommer alla uppdrag till Saturnussystemet under de kommande åren sannolikt att innehålla en förbiflygning eller två!
Vi har många bra artiklar om Dione och Saturnus månar här på Universe Today. Här är en om Cassinis första förbiflygning , dess närmaste förbiflygning , det är möjligt geologisk aktivitet , dess kanjoner , och dess trasig terräng .
Universe Today har också en intervju med Dr. Kevin Grazier, en medlem av Cassini-Huygens uppdrag.