Ringe des Rhea

Erkennung

Voyager1 sah 1980 ein Gebiet ohne ebenso viele energiereiche Elektronen, die im Magnetfeld des Saturn stromabwärts von Rhea gefangen waren. Diese Messungen, die nie erklärt wurden, wurden in größerer Entfernung als die Cassini-Daten durchgeführt.

Am 26. November 2005 machte Cassini diejenige, die auf Rhea abzielte, zu einem Vorbeiflug ihrer Hauptmission. Er flog in einem Umkreis von 500 km um die Oberfläche von Rhea, stromabwärts des Saturnmagnetfeldes, vorbei und sah den daraus resultierenden Plasmastrom wie bei anderen Monden, wie Dione und Tethys. In diesen Fällen gab es eine Unterbrechung der energiereichen Elektronen, als Cassini in den Plasmaschatten der Monde eindrang (die Regionen, in denen die Monde selbst das magnetosphärische Plasma daran hinderten, Cassini zu erreichen). Im Fall von Rhea begann das Elektronenplasma jedoch bei der achtfachen Entfernung abzufallen und nahm allmählich ab, bis der erwartete starke Abfall eintrat, als Cassini in den Plasmaschatten von Rhea eintrat. Die ausgedehnte Entfernung entspricht der Hill-Sphäre von Rhea, der Entfernung vom 7,7-fachen des Rhea-Radius, innerhalb der die Bahnen von der Gravitation von Rhea und nicht von der des Saturn dominiert werden. Als Cassini aus dem Plasmaschatten von Rhea austrat, trat das umgekehrte Muster auf: Ein starker Anstieg der energiereichen Elektronen, dann ein allmählicher Anstieg bis zum Hill-Sphären-Radius von Rhea.

Diese Messwerte ähneln denen von Enceladus, wo Wasser, das aus seinem Südpol austritt, das Elektronenplasma absorbiert. Im Fall von Rhea ist das Absorptionsmuster jedoch symmetrisch.

Darüber hinaus erkannte das Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI), dass dieser sanfte Gradient durch drei starke Einbrüche des Plasmaflusses auf jeder Seite des Mondes unterbrochen wurde, ein Muster, das ebenfalls nahezu symmetrisch war.

Im August 2007 passierte Cassini erneut den Plasmaschatten von Rhea, jedoch weiter stromabwärts. Seine Messwerte waren denen von Voyager 1 ähnlich.

Es gibt keine Bilder oder direkte Sichtungen des Materials, von dem man annimmt, dass es das Plasma absorbiert, aber die wahrscheinlichen Kandidaten wären schwer direkt zu erkennen. Weitere Sichtungen sind für die erste Missionsverlängerung von Cassini geplant, wobei ein gezielter Vorbeiflug für den 2. März 2010 geplant ist.

Vergleich der MIMI-Messwerte von Rhea und Tethys und möglicher Ringe. Der Plasma-Nachlauf ist bei Rhea turbulenter als bei Tethys, so dass sein Schatten nicht so deutlich zu erkennen ist.


Bei einer 100-sekündigen Exposition eines hinterleuchteten Rhea konnte kein Hinweis auf Ringe gefunden werden. Falls sie existieren, sind sie entweder zu dünn oder streuen nicht genug Licht, um entdeckt zu werden. Diese Beobachtungsgeometrie ist besonders darauf abgestimmt, winzige staubgroße Partikel zu erkennen, so dass ein Ring, der vollständig aus größeren Trümmern besteht, immer noch möglich ist. Die helle, sonnenbeschienene Sichel befindet sich unten rechts; die gibbouse Beleuchtung auf der linken Seite ist Planetenschein.

Auslegung

Cassinis Vorbeiflugbahn erschwert die Interpretation der magnetischen Messwerte.

Die offensichtlichen Kandidaten für magnetosphärische, plasmaabsorbierende Materie sind neutrale Gase und Staub, aber die Mengen, die zur Erklärung des beobachteten Elektronenrückgangs benötigt werden, sind weit höher, als es Cassinis Messungen erlauben. Daher argumentieren die Finder unter der Leitung von Geraint Jones vom Cassini-MIMI-Team, dass die Abnahme der Elektronen durch Feststoffteilchen verursacht werden muss, die Rhea umkreisen:

Eine Analyse der Elektronendaten deutet darauf hin, dass dieses Hindernis höchstwahrscheinlich in Form einer Scheibe mit geringer optischer Tiefe aus Material nahe der Äquatorialebene von Rhea vorliegt und dass die Scheibe Festkörper von bis zu ~1 m Größe enthält.

Die einfachste Erklärung für die symmetrischen Interpunktionen im Plasmastrom sind "ausgedehnte Materialbögen oder -ringe", die Rhea in seiner äquatorialen Ebene umkreisen. Diese symmetrischen Einbrüche weisen eine gewisse Ähnlichkeit mit der Art und Weise auf, wie die Ringe des Uranus 1977 gefunden wurden.

Mögliche Rhean-Ringe
Ring	Orbitalradius (km)
Scheibe	< 5,900
1	≈ 1,615
2	≈ 1,800
3	≈ 2,020

Allerdings sind nicht alle Wissenschaftler davon überzeugt, dass die gesehenen Signaturen durch ein Ringsystem verursacht werden. In den Bildern wurden keine Ringe gesehen, was zumindest für winzige staubgroße Partikel eine sehr niedrige Grenze darstellt. Darüber hinaus wäre zu erwarten, dass ein Ring aus Felsbrocken Staub erzeugt, der wahrscheinlich in den Bildern zu sehen gewesen wäre.

Geschichte

Simulationen legen nahe, dass Festkörper Rhea in der Nähe seiner Äquatorebene über astronomische Zeitskalen stabil umkreisen können. Um Dione und Tethys sind sie möglicherweise nicht stabil, weil diese Monde dem Saturn so viel näher sind und daher viel kleinere Hügelkugeln haben, oder um Titan wegen des Luftwiderstandes seiner dichten Atmosphäre.

Es wurden viele Vorschläge für den möglichen Ursprung von Ringen gemacht. Ein Einschlag könnte Material in eine Umlaufbahn gebracht haben; dies hätte noch vor 70 Millionen Jahren geschehen können. Ein kleiner Körper hätte bei einem Einschlag in der Umlaufbahn um Rhea zerrissen werden können. In beiden Fällen hätten sich die Trümmer schließlich in kreisäquatorialen Umlaufbahnen abgesetzt. Angesichts ihrer langfristigen orbitalen Stabilität ist es jedoch möglich, dass sie von der Bildung von Rhea selbst überlebt haben.

Damit verschiedene Ringe existieren, muss sie etwas trennen. Zu den Vorschlägen gehören Mondlöckchen oder Materialklumpen innerhalb der Scheibe, ähnlich denen, die im A-Ring des Saturn zu sehen sind.