Der Saturnmond Mimas wurde bereits im Jahr 1789 vom britischen Astronomen Wilhelm Herschel entdeckt. Er galt damals als der innerste der bis dahin bekannten Saturnmonde. Der knapp 400 Kilometer große Mond umkreist den Saturn in der Lücke zwischen den dünnen G- und E-Ringen und steht in einer Bahnresonanz mit den weiter außen kreisenden Saturnmonden Tethys, Dione und Enceladus. Das bisher auffallendste Kennzeichen von Mimas war der große Herschel-Krater, der fast ein Drittel seiner Oberfläche ausmacht – er verleiht dem kleinen Mond das Aussehen des “Todessterns” aus der Star-Wars-Saga. Doch wie Mimas innen aussieht, war bisher strittig. Seine geringe Dichte legt nahe, dass der Mond vorwiegend aus Eis mit einem nur kleinen Gesteinskern bestehen muss. Obwohl auch Mimas den Gezeitenkräften des Saturn ausgesetzt ist, sprachen sein exzentrischer Orbit und das Fehlen von Rissen oder anderen dynamischen Formationen auf seiner Oberfläche dafür, dass sein Inneres durchgefroren und starr ist.
Verformter Kern oder subglazialer Ozean?
Allerdings wirft eine Beobachtung schon länger Fragen auf: Die NASA-Raumsonde Cassini hatte bei ihren Vorbeiflügen eine ungewöhnlich ausgeprägte Libration des Mimas festgestellt. Dabei handelt es sich um das leichte Taumeln von Trabanten, die ihre Zentralkörper in gebundener Rotation umkreisen – auch der Erdmond zeigt eine solche Libration. Bei Mimas ist dieses Taumeln stärker als es für einen Eismond mit kleinem Gesteinskern sein dürfte. “Man schloss daraus, dass Mimas entweder einen sehr langgestreckten Kern besitzen muss oder aber einen globalen subglazialen Ozean”, erklären Valery Lainey vom Observatorium der Sorbonne Universität in Paris und seine Kollegen. Welches Szenario zutrifft, blieb aber strittig. Deshalb haben Lainey und sein Team nun einen weiteren Faktor untersucht, der ebenfalls von der inneren Zusammensetzung des Saturnmonds beeinflusst wird: die Präzession seines Orbits. Dies beschreibt die allmähliche Verlagerung der fernsten Punkte der Mondumlaufbahn, der Periapsen, unter dem Einfluss der planetaren Gezeitenkräfte.
Für ihre Studie werteten die Astronomen Daten der Raumsonde Cassini aus und ermittelten daraus den Grad und die Richtung der Präzession von Mimas’ Orbit. “Über die Dauer der Cassinimission hinweg messen wir eine Verlagerung des Orbits um minus 9,4 Kilometer”, berichten sie. Die Periapsen der Mimas-Umlaufbahn um Saturn verschieben sich demnach langsam entgegen seiner Umlaufrichtung. Ähnlich wie schon die Librationen spricht dies dafür, dass das Schwerefeld des Saturnmonds nicht kugelig, sondern eher länglich sein muss – und auch das lässt sich nur durch einen entweder sehr abgeplatteten Kern oder einen flüssigen, den Gezeitenkräften folgenden Ozean erklären, sagen Lainey und seine Kollegen. In ergänzenden Modellsimulationen ermittelten sie deshalb, wie die von ihnen ermittelten Werte zu diesen beiden Szenarien passen. Dabei zeigte sich: Ein fester, flacher Kern müsste so stark seitlich ausgezogen sein, dass seine Ränder die Oberfläche von Mimas durchstoßen. “Das ist mit den Beobachtungen unvereinbar”, so das Team.
