Geofyzikální analýza Saturnova měsíce Mimase

• Název práce v češtině: Geofyzikální analýza Saturnova měsíce Mimase
• Název v anglickém jazyce: Geophysical analysis of Saturn's moon Mimas
• Klíčová slova: Ledové měsíce|Mimas|viskoelastická relaxace|slapová disipace
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra geofyziky (32-KG)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Ondřej Čadek, CSc.

Zásady pro vypracování

Mimas je malý ledový měsíc obíhající uvnitř Saturnových prstenců. Měření librace, které provedla sonda Cassini, naznačuje, že v hloubce zhruba 25 km pod jeho ledovým povrchem se nachází globální vodní oceán. Na rozdíl od měsíce Enceladu, který obíhá v sousedství, však Mimasův povrch nejeví žádné známky tektonické aktivity a je hustě pokryt krátery. Malé krátery, které jsou na těchto tělesech obvykle nejčetnější, však překvapivě chybí a naopak na rovníku pozorujeme anomálně velký a silně relaxovaný kráter Herschel. Podle některých badatelů vznikl Mimas poměrně nedávno a představuje ranou fázi vodního měsíce. Pro tuto hypotézu svědčí i fakt, že se Mimas poměrně rychle vzdaluje od Saturnu. V rámci bakalářské práce může student řešit některý z následujících problémů:
• Viskoelastická deformace ledové slupky generovaná odstředivou a slapovou silou. Cílem je zjistit, zda disipace v ledové slupce může udržet v kapalném stavu podpovrchový oceán, a dále zda nám současný tvar tělesa něco prozradí o tom, před jakou dobou Mimas vznikl.
• Řešení rovnice popisující přenos tepla v ledové slupce. Cílem je zjistit, kolik tepla Mimas ztrácí a zda v současnosti chladne nebo se rozehřívá. Součástí úlohy by mohla být i analýza přenosu tepla v oblasti kráteru Herschel, kde je ledová slupka ztenčená.
• Viskoelastická relaxace kráteru Herschel. Kráter Herschel je vzhledem k velikosti Mimasu značně rozsáhlý a silně zrelaxovaný. Pokud Mimas vznikl před 200 miliony lety, jak se někteří domnívají, tak musel kráter relaxovat velmi rychle. Cílem je odhadnout skutečné stáří Mimasu a zjistit, nakolik může být relaxace jeho kráterů ovlivněna existencí kapalného nitra.
Výše uvedené úlohy lze různě propojit a případně doplnit výpočty gravitačních anomálií, což jsou veličiny, které lze měřit s pomocí vesmírných sond.

Seznam odborné literatury

C.D. Murray & S.F. Dermott, Solar System Dynamics, Cambridge Univ. Press, 2000.
Časopisecká literatura podle doporučení školitele.

Předběžná náplň práce

Mimas je malý ledový měsíc obíhající uvnitř Saturnových prstenců. Měření librace, které provedla sonda Cassini, naznačuje, že v hloubce zhruba 25 km pod jeho ledovým povrchem se nachází globální vodní oceán. Na rozdíl od měsíce Enceladu, který obíhá v sousedství, však Mimasův povrch nejeví žádné známky tektonické aktivity a je hustě pokryt krátery. Malé krátery, které jsou na těchto tělesech obvykle nejčetnější, však překvapivě chybí a naopak na rovníku pozorujeme anomálně velký a silně relaxovaný kráter Herschel. Podle některých badatelů vznikl Mimas poměrně nedávno a představuje ranou fázi vodního měsíce. Pro tuto hypotézu svědčí i fakt, že se Mimas poměrně rychle vzdaluje od Saturnu. V rámci bakalářské práce může student řešit některý z následujících problémů:
• Viskoelastická deformace ledové slupky generovaná odstředivou a slapovou silou. Cílem je zjistit, zda disipace v ledové slupce může udržet v kapalném stavu podpovrchový oceán, a dále zda nám současný tvar tělesa něco prozradí o tom, před jakou dobou Mimas vznikl.
• Řešení rovnice popisující přenos tepla v ledové slupce. Cílem je zjistit, kolik tepla Mimas ztrácí a zda v současnosti chladne nebo se rozehřívá. Součástí úlohy by mohla být i analýza přenosu tepla v oblasti kráteru Herschel, kde je ledová slupka ztenčená.
• Viskoelastická relaxace kráteru Herschel. Kráter Herschel je vzhledem k velikosti Mimasu značně rozsáhlý a silně zrelaxovaný. Pokud Mimas vznikl před 200 miliony lety, jak se někteří domnívají, tak musel kráter relaxovat velmi rychle. Cílem je odhadnout skutečné stáří Mimasu a zjistit, nakolik může být relaxace jeho kráterů ovlivněna existencí kapalného nitra.
Výše uvedené úlohy lze různě propojit a případně doplnit výpočty gravitačních anomálií, což jsou veličiny, které lze měřit s pomocí vesmírných sond.