Eine ihrer faszinierendsten Besonderheiten ist ihre extrem dünne Atmosphäre, die hauptsächlich aus Sauerstoff und Kohlendioxid besteht. Damit ist Rhea der erste Himmelskörper (außer der Erde), bei dem Wissenschaftler eine sauerstoffhaltige Atmosphäre direkt mit einer Raumsonde nachweisen konnten. Eine weitere Eigenheit ist ihre Oberfläche: Sie besitzt helle, streifenförmige Strukturen, bei denen es sich um riesige Eis-Steilwände handelt, die hunderte Meter hoch sind.
Mit einem Durchmesser von rund 1.528 Kilometern ist Rhea der zweitgrößte Mond des Saturns. Sie besteht zu etwa drei Vierteln aus Wassereis und nur zu einem Viertel aus Gestein, was sie im Grunde zu einem riesigen, schmutzigen Schneeball macht. Ihre Oberfläche ist bitterkalt und über und über mit Kratern übersät, was zeigt, dass sie seit ihrer Entstehung kaum geologische Veränderungen erlebt hat. An ihren kältesten Stellen sinkt die Temperatur auf frostige -220 °C.
Sie umkreist den Ringplaneten Saturn in einer Entfernung von etwa 527.000 Kilometern. Für eine volle Umrundung benötigt sie ungefähr 4,5 Erdgeburtstage. Genau wie der Erdmond befindet sie sich in einer gebundenen Rotation, was bedeutet, dass sie Saturn während ihres gesamten Orbits immer dieselbe Seite zuwendet. Entdeckt wurde sie bereits im Jahr 1672 von dem Astronomen Giovanni Domenico Cassini.
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Oberflächenstruktur