Rhea: Mogelijke ringen rond een maan van Saturnus — Cassini‑ontdekking

Voyager 1 zag een gebied zonder evenveel energetische elektronen gevangen in Saturnus' magnetisch veld stroomafwaarts van Rhea in 1980. Deze metingen, die nooit zijn verklaard, werden gedaan op een grotere afstand dan de Cassini-gegevens.

Op 26 november 2005 maakte Cassini de enige gerichte Rhea-flyby van zijn primaire missie. Het passeerde binnen 500 km van Rhea's oppervlak, stroomafwaarts van Saturnus' magnetisch veld, en zag het resulterende plasmazog, net als bij andere manen, zoals Dione en Tethys. In die gevallen was er een onderbreking van de energetische elektronen toen Cassini in de plasmaschaduw van de manen kwam (de gebieden waar de manen zelf het magnetosferische plasma tegenhielden om Cassini te bereiken). In het geval van Rhea begon het elektronenplasma echter af te nemen op acht keer die afstand, en nam het geleidelijk af tot de verwachte scherpe afname toen Cassini de plasmaschaduw van Rhea binnenging. De verlengde afstand komt overeen met Rhea's heuvelbol, de afstand van 7,7 maal Rhea's straal waarbinnen de banen worden gedomineerd door Rhea's in plaats van Saturnus' zwaartekracht. Toen Cassini uit Rhea's plasmaschaduw kwam, trad het omgekeerde patroon op: Een sterke toename van energetische elektronen, daarna een geleidelijke toename tot Rhea's heuvelbolstraal.

Deze metingen zijn vergelijkbaar met die van Enceladus, waar water uit de zuidpool het elektronenplasma absorbeert. In het geval van Rhea is het absorptiepatroon echter symmetrisch.

Bovendien zag het Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI) dat deze zachte gradiënt werd onderbroken door drie scherpe dalingen in de plasmastroom aan elke kant van de maan, een patroon dat ook bijna symmetrisch was.

In augustus 2007 passeerde Cassini opnieuw de plasmaschaduw van Rhea, maar verder stroomafwaarts. De metingen waren vergelijkbaar met die van Voyager 1.

Er zijn geen beelden of directe waarnemingen van het materiaal dat vermoedelijk het plasma absorbeert, maar de waarschijnlijke kandidaten zijn moeilijk rechtstreeks te detecteren. Verdere waarnemingen zijn gepland voor de eerste missie-uitbreiding van Cassini, met een gerichte flyby op 2 maart 2010.

De vliegroute van Cassini bemoeilijkt de interpretatie van de magnetische metingen.

De voor de hand liggende kandidaten voor magnetosferische plasma-absorberende materie zijn neutraal gas en stof, maar de hoeveelheden die nodig zijn om de waargenomen afname van elektronen te verklaren zijn veel groter dan de metingen van Cassini toelaten. Daarom stellen de onderzoekers, onder leiding van Geraint Jones van het Cassini MIMI-team, dat de afname van elektronen moet worden veroorzaakt door vaste deeltjes die rond Rhea draaien:

Een analyse van de elektronengegevens geeft aan dat dit obstakel hoogstwaarschijnlijk de vorm heeft van een schijf van materiaal met een lage optische diepte in de buurt van Rhea's equatoriale vlak en dat de schijf vaste lichamen bevat tot ~1 m groot.

De eenvoudigste verklaring voor de symmetrische onderbrekingen in de plasmastroom zijn "uitgebreide bogen of ringen van materiaal" die in het equatoriale vlak rond Rhea draaien. Deze symmetrische dips vertonen enige gelijkenis met de manier waarop de ringen van Uranus in 1977 werden gevonden.

Niet alle wetenschappers zijn er echter van overtuigd dat de geziene signaturen worden veroorzaakt door een ringsysteem. Op de beelden zijn geen ringen te zien, waardoor er op zijn minst een zeer lage grens is gesteld aan kleine stofdeeltjes. Bovendien zou een ring van rotsblokken naar verwachting stof genereren dat waarschijnlijk op de beelden te zien zou zijn geweest.

Simulaties suggereren dat vaste lichamen op astronomische tijdschalen stabiel rond Rhea in haar equatoriale vlak kunnen draaien. Rond Dione en Tethys zijn ze misschien niet stabiel omdat die manen veel dichter bij Saturnus staan en daarom veel kleinere heuvelbollen hebben, of rond Titan vanwege de weerstand van zijn dichte atmosfeer.

Er zijn veel suggesties gedaan voor de mogelijke oorsprong van ringen. Een inslag zou materiaal in een baan rond Rhea kunnen hebben gebracht; dit zou nog maar 70 miljoen jaar geleden kunnen zijn gebeurd. Een klein lichaam kan verstoord zijn geraakt toen het in een baan om Rhea terechtkwam. In beide gevallen zouden de brokstukken zich uiteindelijk in cirkelvormige equatoriale banen hebben gevestigd. Gezien hun langdurige baanstabiliteit is het echter mogelijk dat ze overleven van de vorming van Rhea zelf.

Om verschillende ringen te laten bestaan, moet er iets zijn dat ze scheidt. Suggesties zijn onder meer maantjes of klompjes materiaal binnen de schijf, vergelijkbaar met die in de A-ring van Saturnus.