For noen år siden trodde astronomer at de fant piskete ringer rundt Saturns måne Rhea. Nå har nye observasjoner vist noe annet rundt Rhea som var helt uventet: en oksygenatmosfære. I mars i år lagde Cassini-romfartøyet en nær flyby av Rhea og registrerte data som viste en tynn atmosfære som består av oksygen og karbondioksid.
Kilden til oksygenet er egentlig ikke en overraskelse: Rheas tetthet på 1.233 ganger så mye som flytende vann tyder på at Rhea er tre fjerdedel is og en fjellfjell. Månens tøffe atmosfære opprettholdes av den pågående kjemiske nedbrytningen av isvann på månens overflate ved bestråling fra Saturns magnetosfære.
Oksygen er også nylig blitt oppdaget i atmosfærene til to av Jupiters måner, Europa og Ganymede. Siden oksygen er en hovedkomponent i atmosfæren rundt Saturns ringer, tror astronomer det kan være lignende atmosfærer rundt andre iskalde måner som går i bane rundt Saturns magnetosfære.
"De nye resultatene antyder at aktiv, kompleks kjemi som involverer oksygen, kan være ganske vanlig i hele solsystemet og til og med vårt univers," sa hovedforfatter Ben Teolis, en forsker fra Cassini-teamet som er basert på Southwest Research Institute i San Antonio. ”Slik kjemi kan være en forutsetning for livet. Alt bevis fra Cassini indikerer at Rhea er for kaldt og blottet for det flytende vannet som er nødvendig for livet slik vi kjenner det. "
Selvfølgelig er det alltid muligheten for liv, slik vi ikke vet det.
Og det må være en slags organiske stoffer på månen - noe som betyr karbonforbindelser. Kilden til karbondioksid i Rheas atmosfære er foreløpig ikke kjent, men dens tilstedeværelse tyder på at radiolysreaksjoner mellom oksidanter og organiske stoffer pågår ved månens overflate.
Så langt som noen av disse nye funnene som har en sammenheng med den utelukkede hypotesen om ringer rundt Rhea, sa Teolis til Space Magazine at det fortsatt er mye om Rheas miljø som ennå ikke er bestemt. "Elektronuttapningen er foreløpig uforklarlig," sa Teolis i en e-post. Det kraftige, symmetriske fallet i elektronene som ble oppdaget rundt Rhea var det første funnet bak ringteorien. "Vår nåværende tenkning er at det kan ha sammenheng med ioniseringen av atmosfæren, kanskje i forbindelse med elektrostatisk lading av Rheas overflate, men jeg har ikke et definitivt svar på dette tidspunktet. Samspillet mellom atmosfære og magnetosfæren er et komplekst problem, og det vil ta litt tid å ordne opp. Men for første gang ved en isete måne gir Cassini-funnene oss et observasjonsvindu in situ på dette samspillet, og forståelsen av det fremdeles er svært teoretisk. Vi jobber med det. ”
Disse siste dataene kom fra Cassinis ion- og nøytrale massespektrometer og Cassini plasmaspektrometer under flybys 26. november 2005, 30. august 2007, og 2. mars 2010. Ionet og det nøytrale massespektrometeret så høye tettheter av oksygen på rundt 50 milliarder molekyler per kubikkmeter (1 milliard molekyler per kubikkfot). Den oppdaget topp tetthet av karbondioksid på rundt 20 milliarder molekyler per kubikkmeter (omtrent 600 millioner molekyler per kubikkfot).
Plasmaspektrometret så klare signaturer av flytende strømmer av positive og negative ioner, med masser som tilsvarte ioner av oksygen og karbondioksid.
Forskerne sa at oksygenet ser ut til å stige til en atmosfære når Saturns magnetfelt roterer over Rhea. Energiske partikler fanget i planetens magnetiske felt pepper månens vann-overflate. De forårsaker kjemiske reaksjoner som bryter ned overflaten og frigjør oksygen.
Å frigjøre oksygen gjennom bestråling av overflaten kan bidra til å generere gunstige forhold ved en isete kropp enn Rhea som har flytende vann under overflaten, sa Teolis. Hvis oksygen og karbondioksid fra overflaten på en eller annen måte kan bli transportert ned til et hav under havoverflaten, vil det gi et mye mer gjestfritt miljø for mer komplekse forbindelser og liv å danne.
Forskerne er usikre på hvordan karbondioksid frigjøres. Det kan være et resultat av "tørris" som er fanget fra den primære solnebelen, som tilfellet er med kometer, eller det kan være på grunn av lignende bestrålingsprosesser som opererer på de organiske molekylene som er fanget i Rheas vann. Karbondioksidet kan også komme fra karbonrike materialer avsatt av ørsmå meteorer som bombarderte Rheas overflate.
"Rhea viser seg å være mye mer interessant enn vi hadde forestilt oss," sa Linda Spilker, Cassini prosjektforsker ved JPL. "Cassini-funnet fremhever det rike mangfoldet av Saturns måner og gir oss ledetråder om hvordan de dannet og utviklet seg."
Denne forskningen vises i utgaven av 25. november 2010 av Science Express.
Kilder: Science, JPL, e-postutveksling med Teolis
