Wer Mimas zum ersten Mal auf einer Aufnahme der Raumsonde Cassini sieht, braucht nicht viel Fantasie, um an den Todesstern aus Star Wars zu denken. Ein riesiger kreisförmiger Krater dominiert eine Seite des kleinen Saturnmondes. In seiner Mitte erhebt sich ein Berg, der auf Bildern fast wie die zentrale Vertiefung der berühmten Raumstation wirkt.

Die Ähnlichkeit ist allerdings reiner Zufall. Der Herschel-Krater auf Mimas entstand durch einen gewaltigen Einschlag, und er ist sogar älter als der erste Star-Wars-Film. Trotzdem gehört der Vergleich inzwischen so selbstverständlich zu Mimas, dass selbst NASA den Mond regelmäßig als „Death Star Moon“ bezeichnet. Der Krater misst etwa 130 Kilometer im Durchmesser – ungefähr ein Drittel des gesamten Mondes.

Doch inzwischen besitzt Mimas eine Eigenschaft, die wissenschaftlich noch bemerkenswerter ist als sein Aussehen. Unter seiner scheinbar uralten, erstarrten Kraterlandschaft verbirgt sich nach einer 2024 veröffentlichten Untersuchung sehr wahrscheinlich ein globaler Ozean aus flüssigem Wasser. Und dieser Ozean könnte erstaunlich jung sein.

Was ist Mimas?

Mimas gehört zu den größeren klassischen Monden des Saturn, ist unter ihnen aber der kleinste und innerste. Sein mittlerer Durchmesser beträgt nur etwa 394 Kilometer. Zum Vergleich: Unser Erdmond ist mit rund 3.475 Kilometern fast neunmal so groß.

Mimas bewegt sich in einer durchschnittlichen Entfernung von ungefähr 186.000 Kilometern vom Saturnzentrum und benötigt lediglich etwa 22 Stunden und 36 Minuten für einen Umlauf. Dabei zeigt er Saturn immer dieselbe Seite.

Seine geringe Dichte deutet darauf hin, dass Mimas überwiegend aus Wassereis besteht und nur einen vergleichsweise kleinen Anteil an Gesteinsmaterial besitzt.

Auf den ersten Blick sieht er aus wie eine vollkommen erstarrte Welt. Fast die gesamte Oberfläche ist mit Einschlagkratern bedeckt. Es gibt keine gewaltigen Risse wie auf Europa, keine aktiven Eisfontänen wie auf Enceladus und keine auffälligen jungen Ebenen, die auf starke gegenwärtige geologische Aktivität hinweisen würden.

Genau deshalb galt Mimas lange als denkbar schlechter Kandidat für einen unterirdischen Ozean.

Warum sieht Mimas aus wie der Todesstern?

Verantwortlich ist fast ausschließlich ein einziges Oberflächenmerkmal: der Herschel-Krater.

Mit rund 130 Kilometern Durchmesser ist er im Verhältnis zur Größe des Mondes gigantisch. Seine Außenwände erreichen Höhen von ungefähr fünf Kilometern, während sich in seinem Zentrum ein rund sechs Kilometer hoher Zentralberg erhebt.

Bei großen Einschlägen entsteht ein solcher Zentralberg durch die enorme Energie des Aufpralls. Das Material wird zunächst nach unten und außen gedrückt. Anschließend federt der Untergrund teilweise zurück, sodass sich im Zentrum eine Erhebung bildet.

Auf Fotografien erscheint diese Kombination aus kreisförmigem Krater und Zentralberg erstaunlich ähnlich zur großen konkaven Struktur auf dem Todesstern.

Es gibt allerdings keinen Zusammenhang zwischen beiden.

Der erste Star-Wars-Film erschien 1977. Mimas war damals zwar längst bekannt, doch seine Oberfläche war noch nicht detailliert fotografiert worden. Erst Voyager 1 und Voyager 2 lieferten 1980 und 1981 Bilder, auf denen die verblüffende Ähnlichkeit deutlich wurde.

George Lucas und die Designer von Star Wars konnten den Herschel-Krater deshalb nicht als Vorlage für den Todesstern verwendet haben.

Die Ähnlichkeit ist tatsächlich kosmischer Zufall.

Wie groß ist der Herschel-Krater?

Ein Krater von rund 130 Kilometern Durchmesser auf einem Mond von knapp 400 Kilometern Größe ist außergewöhnlich.

Überträgt man das Größenverhältnis gedanklich auf die Erde, würde ein vergleichbarer Einschlagskrater einen erheblichen Teil eines Kontinents einnehmen.

Noch bemerkenswerter ist, dass Mimas den Einschlag überhaupt überstanden hat.

Der Körper, der den Herschel-Krater erzeugte, muss enorme Energiemengen freigesetzt haben. Der Einschlag erschütterte wahrscheinlich den gesamten Mond. Auf der gegenüberliegenden Seite finden sich Strukturen, die möglicherweise mit den Auswirkungen des Ereignisses zusammenhängen, wobei sich einzelne Oberflächenmerkmale nicht eindeutig allein auf den Herschel-Einschlag zurückführen lassen.

Nur ein deutlich größerer oder energiereicherer Treffer hätte Mimas möglicherweise vollständig zerbrechen können.

Der heutige Krater liegt also nahe an einer Größenordnung, bei der man sich unmittelbar fragt, wie der kleine Mond nach dem Einschlag überhaupt noch als zusammenhängender Körper existieren konnte.

Wer hat Mimas entdeckt?

Mimas wurde am 17. September 1789 vom deutsch-britischen Astronomen William Herschel entdeckt.

Herschel gehörte zu den bedeutendsten Astronomen seiner Zeit. Einige Jahre zuvor hatte er bereits Uranus entdeckt. Für seine Beobachtungen nutzte er ein selbst gebautes Spiegelteleskop mit einem rund zwölf Meter langen Tubus.

Der große Krater auf Mimas wurde später nach ihm benannt.

Damit trägt ausgerechnet die Struktur, die Mimas heute berühmt macht, den Namen des Mannes, der den Mond erstmals am Himmel identifizierte.

Von der Erde aus ließ sich Mimas allerdings über fast zwei Jahrhunderte lediglich als kleiner Lichtpunkt beobachten. Erst Raumsonden offenbarten, wie ungewöhnlich seine Oberfläche tatsächlich aussieht.

Welche Raumsonden haben Mimas fotografiert?

Die ersten detaillierten Bilder stammen von Voyager 1 und Voyager 2, die 1980 beziehungsweise 1981 das Saturnsystem passierten.

Dabei wurde erstmals der Herschel-Krater deutlich sichtbar.

Den entscheidenden wissenschaftlichen Fortschritt brachte später Cassini. Die gemeinsame Mission von NASA, ESA und der italienischen Raumfahrtagentur erreichte Saturn 2004 und untersuchte den Planeten und seine Monde bis 2017.

Cassini näherte sich Mimas mehrfach und lieferte hochauflösende Bilder seiner Kraterlandschaft. Vor allem aber konnten Wissenschaftler anhand der langjährigen Beobachtungen seine Bewegung und Rotation mit großer Genauigkeit vermessen.

Genau diese Daten führten Jahre später zu einer überraschenden Erkenntnis.

Unter dem vermeintlich vollständig gefrorenen Mond könnte sich flüssiges Wasser befinden.

Gibt es wirklich einen Ozean unter Mimas?

Nach einer 2024 in Nature veröffentlichten Untersuchung spricht die Bewegung des Mondes stark für einen globalen unterirdischen Ozean.

Das Forscherteam um Valéry Lainey analysierte Cassini-Beobachtungen von Mimas über viele Jahre und untersuchte äußerst kleine Veränderungen seiner Umlaufbahn. Dabei zeigte sich, dass sich die Bewegung des Mondes besser erklären lässt, wenn unter seiner festen äußeren Eisschale eine flüssige Wasserschicht liegt.

Nach diesem Modell befindet sich der Ozean ungefähr 20 bis 30 Kilometer unter der Oberfläche.

Damit wäre Mimas eine weitere sogenannte Ozeanwelt des Sonnensystems – neben deutlich bekannteren Kandidaten wie Europa, Ganymed, Titan und Enceladus.

Die Entdeckung war deshalb besonders überraschend, weil Mimas äußerlich kaum die Merkmale zeigt, die normalerweise mit einem unterirdischen Ozean verbunden werden.

Warum wurde der Ozean von Mimas so lange übersehen?

Enceladus verrät seinen Ozean spektakulär. Aus Rissen am Südpol schleudert er Wasserdampf und Eispartikel ins All.

Europa besitzt eine junge, zerbrochene Eislandschaft mit gewaltigen Risssystemen.

Mimas zeigt nichts Vergleichbares.

Seine Oberfläche ist alt und stark verkratert. Genau dieses Aussehen ließ Wissenschaftler lange vermuten, dass sein Inneres vollständig gefroren und geologisch weitgehend tot sei.

Schon frühere Cassini-Messungen hatten allerdings gezeigt, dass Mimas bei seiner Rotation leicht hin und her schwankt. Diese sogenannte Libration war stärker, als man bei einem vollkommen homogenen festen Körper erwarten würde.

Damals wurden verschiedene Erklärungen diskutiert. Eine Möglichkeit war ein ungewöhnlich geformter fester Kern. Eine andere war bereits ein unterirdischer Ozean.

Die spätere Analyse der langfristigen Bahnentwicklung lieferte schließlich wesentlich stärkere Argumente für die Ozeanvariante.

Wie alt ist der Ozean von Mimas?

Hier liegt möglicherweise die größte Überraschung.

Der Ozean scheint geologisch sehr jung zu sein.

Die 2024 veröffentlichte Modellierung kommt zu dem Ergebnis, dass er wahrscheinlich weniger als etwa 25 Millionen Jahre alt ist. Die Grenze zwischen Ozean und äußerer Eiskruste könnte erst innerhalb der vergangenen zwei bis drei Millionen Jahre eine Tiefe von weniger als ungefähr 30 Kilometern erreicht haben.

Gemessen an einem Sonnensystem von rund 4,6 Milliarden Jahren wäre das praktisch gerade eben geschehen.

Damit ließe sich auch erklären, warum Mimas äußerlich noch keine deutlichen Spuren seines Ozeans zeigt.

Vielleicht existiert das flüssige Wasser schlicht noch nicht lange genug, um die Oberfläche umfassend zu verändern.

Mimas könnte sich dadurch in einer Entwicklungsphase befinden, die wir bei anderen Ozeanwelten nicht beobachten können.

Wie konnte der Ozean von Mimas entstehen?

Die wichtigste Energiequelle sind wahrscheinlich Gezeitenkräfte.

Mimas umkreist den gewaltigen Saturn auf einer leicht elliptischen Bahn. Dadurch verändert sich während eines Umlaufs die Stärke der Anziehungskraft. Der Mond wird geringfügig verformt, wodurch im Inneren Reibungswärme entstehen kann.

Normalerweise würde man bei einem kleinen Mond wie Mimas erwarten, dass er im Laufe der Geschichte längst weitgehend ausgekühlt ist.

Doch die Umlaufbahnen der Saturnmonde verändern sich langfristig. Gravitative Wechselwirkungen zwischen den Monden und Saturn können Resonanzen erzeugen und Bahnen verändern. Dadurch kann sich auch die Stärke der Gezeitenerwärmung mit der Zeit erhöhen oder verringern.

Nach dem aktuellen Modell könnte Mimas deshalb erst relativ spät in einen Zustand geraten sein, in dem ausreichend Wärme entstand, um einen Teil seines inneren Eises aufzuschmelzen.

Der Ozean wäre damit keine uralte Flüssigkeitsschicht, die seit der Entstehung des Mondes existiert.

Er könnte ein vergleichsweise neues Kapitel in der Geschichte von Mimas sein.

Wie viel Wasser befindet sich unter Mimas?

Die genaue Menge lässt sich derzeit nicht direkt bestimmen.

Wenn der vorgeschlagene globale Ozean tatsächlich unter einer etwa 20 bis 30 Kilometer dicken Eisschale liegt, würde er den gesamten Mond umspannen. Bei einem Gesamtdurchmesser von knapp 400 Kilometern wäre das trotz der geringen Größe von Mimas ein bedeutendes Wasserreservoir.

Wie tief der Ozean reicht und wie der Übergang zum darunterliegenden Gesteinskern aussieht, ist wesentlich schwieriger zu bestimmen.

Gerade dieser Kontakt könnte für die chemische Entwicklung des Wassers entscheidend sein.

Reagiert flüssiges Wasser mit Gestein, können Mineralstoffe gelöst und chemische Energiequellen erzeugt werden. Auf der Erde spielen solche Prozesse beispielsweise an hydrothermalen Systemen am Meeresboden eine bedeutende Rolle.

Ob vergleichbare Vorgänge im Inneren von Mimas stattfinden, wissen wir nicht.

Könnte es Leben im Ozean von Mimas geben?

Dafür gibt es keinerlei Beweis.

Die Entdeckung beziehungsweise starke Evidenz für einen Ozean macht Mimas grundsätzlich für die Astrobiologie interessanter als zuvor. Flüssiges Wasser gehört schließlich zu den wichtigsten Voraussetzungen für Leben, wie wir es kennen.

Doch Wasser allein reicht nicht.

Ein potenzieller Lebensraum benötigt auch geeignete chemische Bestandteile, Energiequellen und Bedingungen, die lange genug stabil bleiben.

Gerade das vermutete junge Alter des Mimas-Ozeans wirft deshalb eine außergewöhnliche Frage auf: Falls das Meer tatsächlich erst vor wenigen Millionen oder einigen zehn Millionen Jahren entstand, wäre das genug Zeit, damit Leben entstehen könnte?

Darauf gibt es keine belastbare Antwort.

Wir wissen nicht einmal, wie schnell Leben unter geeigneten Bedingungen grundsätzlich entstehen kann. Auf der Erde sind die ältesten Spuren biologischer Aktivität Milliarden Jahre alt, aber wir kennen nur diesen einen Fall.

Mimas könnte deshalb irgendwann zu einem natürlichen Experiment werden: Was passiert mit einer eisigen Welt, wenn sich in ihrem Inneren vergleichsweise spät ein neuer Ozean bildet?

Ist Mimas damit wie Enceladus?

Auf den ersten Blick kaum.

Enceladus ist mit ungefähr 500 Kilometern Durchmesser nur etwas größer als Mimas. Trotzdem könnten die beiden Monde äußerlich kaum unterschiedlicher wirken.

Enceladus besitzt eine außergewöhnlich helle Oberfläche und eine geologisch aktive Südpolarregion. Aus langen Spalten treten Wasserdampf und Eispartikel aus. Dadurch können Raumsonden Material aus seinem unterirdischen Ozean unmittelbar untersuchen.

Mimas dagegen ist dunkelgrau, alt und stark verkratert. Keine aktiven Fontänen wurden beobachtet.

Trotzdem könnten beide Monde flüssiges Wasser unter ihrer Oberfläche besitzen.

Gerade dieser Gegensatz ist für die Forschung wichtig.

Bislang wurden Ozeanwelten häufig anhand äußerlicher Merkmale gesucht. Junge Oberflächen, Brüche oder geologische Aktivität galten als Hinweise darauf, dass im Inneren noch Wärme und Flüssigkeit vorhanden sind.

Mimas zeigt, dass diese Regel möglicherweise nicht zuverlässig ist. Ein Mond kann äußerlich vollkommen erstarrt wirken und dennoch einen Ozean besitzen.

Hat der Herschel-Einschlag den Ozean erzeugt?

Dafür gibt es derzeit keinen belastbaren Nachweis.

Der Herschel-Krater ist alt, während der nach aktuellen Modellen entstandene Ozean wesentlich jünger sein dürfte. Beide Ereignisse liegen deshalb wahrscheinlich zeitlich weit auseinander.

Ein großer Einschlag erzeugt zwar enorme Wärmemengen, doch diese Wärme verschwindet auf geologischen Zeitskalen wieder. Dass der Herschel-Einschlag unmittelbar für den heute angenommenen globalen Ozean verantwortlich ist, passt daher nicht gut zu dessen jungem Modellalter.

Die wahrscheinlichere Erklärung liegt in der langfristigen Entwicklung der Umlaufbahn und damit verbundenen Veränderungen der Gezeitenheizung.

Herschel und der Ozean sind somit zwei außergewöhnliche Eigenschaften desselben Mondes, wahrscheinlich aber keine direkte Ursache-Wirkungs-Kette.

Warum wurde Mimas nicht zerstört?

Der Herschel-Einschlag muss gewaltig gewesen sein.

Dass ein Krater ein Drittel des Monddurchmessers erreicht, zeigt, wie nahe ein Einschlag auf einem so kleinen Körper an eine globale Katastrophe herankommen kann.

Ob ein Mond durch einen Einschlag vollständig auseinandergerissen wird, hängt jedoch nicht allein vom Verhältnis zwischen Krater und Körpergröße ab. Entscheidend sind unter anderem Geschwindigkeit, Größe und Winkel des einschlagenden Objekts sowie Aufbau und Festigkeit des getroffenen Körpers.

Mimas überstand den Einschlag.

Die zurückbleibende Struktur zeigt allerdings, dass ein erheblicher Teil des Mondes davon betroffen gewesen sein muss. Der zentrale Berg des Herschel-Kraters ist mit etwa sechs Kilometern Höhe im Verhältnis zur Größe des Mondes enorm.

Der Krater ist damit nicht einfach ein großes Loch in einer Eisfläche. Er ist das sichtbare Ergebnis eines Ereignisses, das einen beträchtlichen Teil des gesamten Mondes erschütterte.

Gibt es eine geplante Mission zu Mimas?

Derzeit gibt es keine beschlossene Raumfahrtmission, deren Hauptziel ausschließlich Mimas ist.

Seit dem Ende der Cassini-Mission im September 2017 befindet sich keine Raumsonde mehr im Saturnsystem.

Gerade die neuen Ergebnisse zum möglichen jungen Ozean machen Mimas jedoch für zukünftige Untersuchungen deutlich interessanter.

Eine neue Saturnmission könnte die Bewegung und das Schwerefeld des Mondes wesentlich genauer messen. Radar- oder andere geophysikalische Instrumente könnten zusätzliche Informationen über die Dicke der Eisschale liefern.

Besonders wichtig wäre herauszufinden, ob der 2024 aus Cassini-Daten abgeleitete Ozean tatsächlich die erwartete Tiefe besitzt und wie er aufgebaut ist.

Mimas hat damit innerhalb weniger Jahre seinen wissenschaftlichen Status verändert.

Aus einer vermeintlich weitgehend toten Kraterwelt ist ein möglicher Schlüssel zum Verständnis junger Ozeanwelten geworden.

Ist Mimas wirklich der Todesstern-Mond?

Nur optisch.

Mimas ist kein künstliches Objekt, sein Herschel-Krater keine Superlaser-Schüssel und der Saturnmond selbstverständlich keine Vorlage für den Todesstern.

Doch die Ähnlichkeit ist so auffällig, dass der Vergleich wahrscheinlich niemals verschwinden wird.

Ironischerweise ist Mimas heute gerade wegen einer Eigenschaft interessant, die man überhaupt nicht sehen kann.

Jahrzehntelang war der riesige Herschel-Krater das beherrschende Merkmal dieser kleinen Welt. Er machte Mimas zu einer Popkultur-Kuriosität unter den Monden des Sonnensystems.

Dann zeigten die Bewegungen des Mondes etwas völlig anderes.

Unter der uralten, von Einschlägen übersäten Oberfläche könnte sich in nur 20 bis 30 Kilometern Tiefe ein globales Meer befinden. Und wenn die aktuellen Modelle stimmen, ist dieses Meer nicht Milliarden Jahre alt, sondern möglicherweise jünger als viele Landschaften auf der Erde.

Der auffälligste Teil von Mimas ist deshalb vielleicht gar nicht der riesige Krater.

Es ist das, was darunter liegt.

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Quellen
▪︎ NASA – Mimas: wissenschaftlicher Überblick zum Saturnmond
▪︎ NASA – Saturn Moons: Facts
▪︎ NASA/JPL – Cassini-Mission und Beobachtungen von Mimas
▪︎ Lainey et al., Nature – A recently formed ocean inside Saturn’s moon Mimas
▪︎ Ćuk und Rhoden, Nature – Mimas’s surprise ocean prompts an update of the rule book for moons
▪︎ Tajeddine et al., Science – Constraints on Mimas’ interior from Cassini measurements of its libration
▪︎ Rhoden und Walker – Untersuchungen zur möglichen Ozeanwelt Mimas