Saturn je najpoznatiji po dve stvari: svojim kultnim strukturama prstena i velikom sistemu prirodnih satelita. Trenutno je otkriveno 146 meseci i mesečeva koji kruže oko prstenastog giganta, od kojih su 24 obična satelita. Ovo uključuje sedam najvećih meseci, Titan, Rea, Japet, Diona, Tetis, Encelad i Mimas, koji su ledena tela za koja se veruje da imaju unutrašnje okeane.
Pored toga, postoje nerešena pitanja o starosti ovih satelita, a neki sumnjaju da su formirani nedavno (poput Saturnovih prstenova, koji su stari nekoliko stotina miliona godina).
Da bi se pozabavio ovim pitanjima, međunarodni tim astronoma napravio je seriju simulacija visoke rezolucije zajedno sa poboljšanim procenama populacija trans-neptunskih objekata (TNO).
Ovo im je omogućilo da konstruišu hronologiju udara za Saturnove regularne satelite sa najvećim kraterima — Mimas, Encelad, Tetis, Diona i Rea. Ovo je uspostavilo starosnu granicu od 4,1 i 4,4 milijarde godina za svih pet, pri čemu su dva najdublja meseca izgledala mlađe od tri spoljašnja. Ovi rezultati bi mogli imati značajne implikacije na naše razumevanje formiranja i plimne evolucije meseca u spoljašnjem Sunčevom sistemu.
Istraživanje je vodila Emili Vai Vong, istraživač sa Instituta za nauku o životu Zemlje (ELSI) na Tehnološkom institutu u Tokiju. Njoj su se pridružili Ramon Brasser, vanredni profesor na ELSI i Institutu za istraživanje porekla u Istraživačkom centru za astronomiju i nauke o Zemlji (ORI-RCAES), Stephanie C. Verner, zamenica direktora Centra za planetarnu nastanjivost (PHAB) na Univerzitetu u Oslu, i vodeća naučnica Mišel R. Kirhof sa Jugozapadnog istraživačkog instituta (SvRI).
Njihov rad, „Saturnovi drevni regularni sateliti“, pojavio se u časopisu Icarus.
Pošto misije vraćanja uzoraka još uvek nisu poslate u sistem Saturn, dobijanje tačne starosti za njegove satelite je veoma teško. Umesto radiometrijskih uzoraka datiranja, Vong i njen tim okrenuli su se uspostavljanju hronologije kratera ovih satelita.
Datiranjem udarnih kratera na površini, mogu se ustanoviti neka opšta ograničenja koliko dugo ovi meseci postoje. Prvi korak u ovom procesu bio je modeliranje stopa kratera u spoljašnjem Sunčevom sistemu, gde je migracija džinovskih planeta dovela do perioda bombardovanja raseljenih TNO i drugih objekata.
U prethodnoj studiji, Vong i njene kolege su sprovele simulaciju vremenske linije spoljašnjeg Sunčevog sistema počevši od početka migracije džinovskih planeta, koju su postavili na pre 4,5 milijardi godina. Zatim su koristili prediktivne Monte Karlo simulacije da odrede očekivane gustine kratera, pretpostavljajući dve različite distribucije veličine i frekvencije TNO-a koji nailaze na džinovske planete i njihove satelite. Oni su kombinovani da bi se dobila starost površine za satelite Jupitera, Saturna i Urana sa najvećim kraterima, u rasponu od 3,8 do 4,4. milijardi godina.
Nažalost, ove i druge prethodne simulacije su imale lošu rezoluciju u poslednjih 3,5 milijardi godina zbog ograničenog broja planetezimala u njihovim simulacijama. Ovo ih je sprečilo da dobiju tačne starosti satelita sa malom gustinom kratera (kao što je Enceladus), a dobijene starosti su pokazale značajne varijacije na osnovu dve različite veličine TNO-a. Kako napominju u svom radu:
„U ovom radu smo dobili tačniju hronologiju kratera na ledenim pravilnim satelitima koja se može primeniti na čitavu istoriju Sunčevog sistema. Izračunali smo starost modela površine za navedene satelite za različite prečnike kratera iz starosnih izohrona sličnih onima koji postoje za Mesec i Mars u unutrašnjem Sunčevom sistemu. Primenili smo ovu novu hronologiju na unutrašnje Saturnove satelite da bismo izračunali tačniju starost modela njihovih površina sa najgušćem kraterima.“
Iz ovoga su izračunali nova doba za Saturnove regularne satelite, koji su bili otprilike 110 do 300 miliona godina stariji od prethodnih procena koje su dobili Vong i njegove kolege. Procene starosti koje su dobili iz ove studije za ravnice sa kraterima na Mimasu i Enceladu bile su 4,16 Ga i 4,10 Ga (respektivno), dok su one za Tetis, Dionu i Reju bile oko 4,4 Ga — sa nesigurnošću od oko 300 miliona godina. Kako su pisali, primetili su i zanimljiv obrazac sa ovim procenama:
„Bez obzira na pristup koji se koristi, starost površine satelita generalno prati obrazac povećanja starosti sa povećanjem orbitalne udaljenosti, osim Mimasa i Enceladusa: ova dva unutrašnja i manja satelita su obrnuta, a njihove površine su oko 200 miliona godina mlađe od onih. od Tetide, Dione i Reje“.
Ovi rezultati impliciraju da su Saturnovi redovni sateliti stari, što ima implikacije na njihovo formiranje i evoluciju plime i oseke. Tehnike koje su koristili su takođe primenljive na satelite Jupitera, Urana i možda Neptuna, omogućavajući astronomima da nauče mnogo o evoluciji ovih planeta, njihovim satelitima i istoriji Sunčevog sistema.
