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Accretion of Saturn's mid-sized moons during the viscous spreading of young massive rings: solving the paradox of silicate-poor rings versus silicate-rich moons

Authors :
A. Crida
Julien Salmon
Christophe Le Poncin-Lafitte
Sébastien Charnoz
Stéphane Mathis
Julie Castillo-Rogez
Luke Dones
Gabriel Tobie
Özgür Karatekin
Valéry Lainey
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Laboratoire de Cosmologie, Astrophysique Stellaire & Solaire, de Planétologie et de Mécanique des Fluides (CASSIOPEE)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jet Propulsion Laboratory (JPL)
California Institute of Technology (CALTECH)-NASA
Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Department of Space Studies [Boulder]
Southwest Research Institute [Boulder] (SwRI)
Royal Observatory of Belgium [Brussels] (ROB)
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG)
Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Systèmes de Référence Temps Espace (SYRTE)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
NASA-California Institute of Technology (CALTECH)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Royal Observatory of Belgium [Brussels]
Laboratoire de Planétologie et Géodynamique UMR6112 (LPG)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université d'Angers (UA)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Observatoire de la Côte d'Azur (OCA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology (JPL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Groupe Astrométrie et Planétologie (GAP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Department of Space Studies, Southwest Research Institute
Observatoire Royal de Belgique (ORB)
Théorie et métrologie
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Icarus, Icarus, Elsevier, 2011, 210 (2), pp. 635-643. ⟨10.1016/j.icarus.2010.08.005⟩, Icarus, 2011, 216, pp.535-550. ⟨10.1016/j.icarus.2011.09.017⟩, Icarus, 2011, 210 (2), pp. 635-643. ⟨10.1016/j.icarus.2010.08.005⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

The origin of Saturn's inner mid-sized moons (Mimas, Enceladus, Tethys, Dione and Rhea) and Saturn's rings is debated. Charnoz et al. (2010) introduced the idea that the smallest inner moons could form from the spreading of the rings' edge while Salmon et al. (2010) showed that the rings could have been initially massive, and so was the ring's progenitor itself. One may wonder if the mid-sized moons may have formed also from the debris of a massive ring progenitor, as also suggested in Canup (2010). However, the process driving mid-sized moons accretion from the icy debris disks has not been investigated in details. In particular, this process does not seem able to explain the varying silicate contents of the mid-sized moons (from 6% to 57% in mass). Here, we explore the formation of large objects from a massive ice-rich ring (a few times Rhea's mass) and describe the fundamental properties and implications of this new process. Using a hybrid computer model, we show that accretion within massive icy rings can form all mid-sized moons from Mimas to Rhea. However in order to explain their current locations, intense dissipation within Saturn (with Qp<br />41 pages, 14 figures. Accepted in ICARUS

Details

Language :
English
ISSN :
00191035 and 10902643
Database :
OpenAIRE
Journal :
Icarus, Icarus, Elsevier, 2011, 210 (2), pp. 635-643. ⟨10.1016/j.icarus.2010.08.005⟩, Icarus, 2011, 216, pp.535-550. ⟨10.1016/j.icarus.2011.09.017⟩, Icarus, 2011, 210 (2), pp. 635-643. ⟨10.1016/j.icarus.2010.08.005⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0c5f012074919c810e6c615f3cc0547e
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.08.005⟩