ILE KSIĘŻYCóW MA SATURN?

Send

Saturn jest dobrze znany z tego, że jest gazowym gigantem i ze swojego imponującego układu pierścieniowego. Ale czy zaskoczyłoby cię, gdybyś wiedział, że ta planeta ma także drugie co do wielkości księżyce w Układzie Słonecznym, zaraz po Jowiszu? Tak, Saturn ma w sumie co najmniej 150 księżyców i księżyców, chociaż tylko 62 mają potwierdzone orbity, a tylko 53 mają oficjalne nazwy.

Większość z tych księżyców to małe, lodowe ciała, które są niewiele więcej niż częścią imponującego układu pierścieni. W rzeczywistości 34 z wymienionych księżyców ma mniej niż 10 km średnicy, a kolejne 14 mają średnicę od 10 do 50 km. Jednak niektóre z jego wewnętrznych i zewnętrznych księżyców należą do największych i najbardziej dramatycznych w Układzie Słonecznym, mierząc od 250 do 5000 km średnicy i kryjąc jedne z największych tajemnic w Układzie Słonecznym.

Księżyce Saturna mają między sobą tak różnorodne środowiska, że wybaczono by wam, że chcecie spędzić całą misję, patrząc tylko na satelity. Od pomarańczowego i zamglonego Tytana po lodowe pióropusze emanujące z Enceladusa, badanie układu Saturna daje nam wiele rzeczy do przemyślenia. Co więcej, odkrycia księżyca wciąż nadchodzą. Według stanu na kwiecień 2014 r. Istnieją 62 znane satelity Saturna (oczywiście z wyłączeniem jego spektakularnych pierścieni). Pięćdziesiąt trzy z tych światów są nazwane.

Odkrycie i nazewnictwo:

Przed wynalezieniem fotografii teleskopowej osiem księżyców Saturna zaobserwowano za pomocą prostych teleskopów. Jako pierwszy odkryto Tytana, największego księżyca Saturna, który zaobserwował Christiaan Huygens w 1655 r. Za pomocą teleskopu własnego projektu. W latach 1671–1684 Giovanni Domenico Cassini odkrył księżyce Tethys, Dione, Rhea i Iapetus - które wspólnie nazwał „Sider Lodoicea” (po łacinie „Louis Louis Stars”, od króla Francji Ludwika XIV).

w 1789 r. William Herschel odkrył Mimasa i Enceladusa, a astronomowie ojciec i syn W.C Bond i G.P. Bond odkrył Hyperion w 1848 r. - który został niezależnie odkryty przez Williama Lassella w tym samym roku. Pod koniec XIX wieku wynalazek płyt fotograficznych o długim czasie naświetlania pozwolił na odkrycie większej liczby księżyców - z których pierwszą Phoebe zaobserwował w 1899 roku W.H. Pickering.

W 1966 r. Dziesiąty satelita Saturna został odkryty przez francuskiego astronoma Audouina Dollfusa, który później został nazwany Janus. Kilka lat później uświadomiono sobie, że jego obserwacje można wyjaśnić tylko wtedy, gdy inny satelita byłby obecny na orbicie podobnej do orbity Janusa. Ten jedenasty księżyc został później nazwany Epimetheus, który dzieli tę samą orbitę z Janusem i jest jedynym znanym wspólnym orbitalem w Układzie Słonecznym.

W 1980 r. Odkryto trzy dodatkowe księżyce, a następnie potwierdzone przez Podróżnik sondy. Były to księżyce trojańskie (patrz poniżej) Helene (która okrąża Dione), a także Telesto i Calypso (które krążą wokół Tethys).

Badanie planet zewnętrznych zostało zrewolucjonizowane przez użycie bezzałogowych sond kosmicznych. Zaczęło się to wraz z pojawieniem się Podróżnik statek kosmiczny do systemu Cronian w latach 1980–81, w wyniku którego odkryto trzy dodatkowe księżyce - Atlas, Prometeusz i Pandora - co łącznie wynosi 17. Do 1990 r. zarchiwizowane obrazy ujawniły również istnienie Pana.

Następnie nastąpiło Cassini-Huygens misja, która przybyła do Saturna latem 2004 roku. Początkowo Cassini odkrył trzy małe księżyce wewnętrzne, w tym Methone i Pallene między Mimasem a Enceladusem, a także drugi księżyc Lagrange'a w Dione - Polydeuces. W listopadzie 2004 r. Cassini naukowcy ogłosili, że kilka kolejnych księżyców musi krążyć wokół pierścieni Saturna. Na podstawie tych danych potwierdzono wiele księżyców i księżyców Daphnis i Anthe.

Badanie księżyców Saturna pomogło również wprowadzenie cyfrowych urządzeń sprzężonych ładunkiem, które zastąpiły płyty fotograficzne pod koniec XX wieku. Z tego powodu naziemne teleskopy zaczęły odkrywać kilka nowych nieregularnych księżyców wokół Saturna. W 2000 r. Trzy średniej wielkości teleskopy znalazły trzynaście nowych księżyców z ekscentrycznymi orbitami, które były w znacznej odległości od planety.

W 2005 r. Astronomowie korzystający z Obserwatorium Mauna Kea ogłosili odkrycie jeszcze dwunastu małych księżyców zewnętrznych. W 2006 roku astronomowie używający japońskiego teleskopu Subaru w Mauna Kea poinformowali o odkryciu jeszcze dziewięciu nieregularnych księżyców. W kwietniu 2007 r. Ogłoszono Tarqeq (S / 2007 S 1), aw maju tego samego roku zgłoszono S / 2007 S 2 i S / 2007 S 3.

Współczesne nazwy księżyców Saturna zostały zasugerowane przez Johna Herschela (syna Williama Herschela) w 1847 roku. Zgodnie z nomenklaturą innych planet zaproponował, aby nazwano je imionami mitologicznych postaci związanych z rzymskim bogiem rolnictwa i zbiorów - Saturnem, odpowiednik greckiego kronika. W szczególności siedem znanych satelitów nazwano na cześć Tytanów, Tytanesses i Giants - braci i sióstr Kronosa.

W 1848 roku Lassell zaproponował, aby ósmy satelita Saturna został nazwany Hyperion po innym Tytanie. Kiedy w XX wieku imiona Tytanów zostały wyczerpane, księżyce zostały nazwane na cześć różnych postaci z mitologii grecko-rzymskiej lub gigantów z innych mitologii. Wszystkie nieregularne księżyce (oprócz Phoebe) zostały nazwane na cześć bogów Eskimosów i galijskich oraz lodowych gigantów nordyckich.

Wewnętrzne duże księżyce Saturna:

Księżyce Saturna są pogrupowane według ich wielkości, orbit i odległości od Saturna. Najbardziej wewnętrzne księżyce i księżyce regularne mają małe nachylenie i mimośrodowość orbit i orbit prograde. Tymczasem nieregularne księżyce w regionach najbardziej oddalonych mają promienie orbitalne milionów kilometrów, okresy orbit trwające kilka lat i poruszają się na orbitach wstecznych.

Wewnętrzne duże księżyce Saturna, krążące wokół pierścienia E (patrz poniżej), obejmują większe satelity Mimas, Enceladus, Tethys i Dione. Wszystkie te księżyce składają się głównie z lodu wodnego i uważa się, że są zróżnicowane w skaliste jądro oraz lodowy płaszcz i skorupę. O średnicy 396 km i masie 0,4 × 10²⁰ kg, Mimas jest najmniejszym i najmniej masywnym z tych księżyców. Ma kształt jajowaty i krąży wokół Saturna w odległości 185 539 km, z okresem obiegu wynoszącym 0,9 dnia.

Niektórzy żartobliwie nazywają Mimasa księżycem „Gwiazdy Śmierci” z powodu krateru na jego powierzchni, który przypomina maszynę zGwiezdne Wojnywszechświat. Krater Herschel o długości 140 km (88 mil) ma około jednej trzeciej średnicy samego księżyca i mógł stworzyć pęknięcia (otchłań) po przeciwnej stronie Księżyca. W rzeczywistości kratery znajdują się na małej powierzchni Księżyca, co czyni go jednym z najbardziej dziurawych w Układzie Słonecznym.

Tymczasem Enceladus ma średnicę 504 km, masę 1,1 × 10^{20 km} i ma kulisty kształt. Krąży wokół Saturna w odległości 237,948 km i pokonanie pojedynczej orbity zajmuje 1,4 dnia. Chociaż jest to jeden z mniejszych księżyców sferycznych, jest to jedyny księżyc Cronian, który jest endogennie aktywny - i jedno z najmniejszych znanych ciał w Układzie Słonecznym, które jest aktywne geologicznie. Powoduje to takie cechy, jak słynne „paski tygrysa” - serię ciągłych, prążkowanych, lekko zakrzywionych i z grubsza równoległych uskoków w południowych szerokościach polarnych księżyca.

Duże gejzery zaobserwowano również w południowym regionie polarnym, które okresowo uwalniają pióropusze lodu, gazu i pyłu, które uzupełniają pierścień E Saturna. Strumienie te są jedną z kilku oznak, że Enceladus ma ciekłą wodę pod lodową skorupą, gdzie procesy geotermalne uwalniają wystarczającą ilość ciepła, aby utrzymać ocean ciepłej wody bliżej jego jądra.

Księżyc ma co najmniej pięć różnych rodzajów terenu, „młodą” powierzchnię geologiczną trwającą mniej niż 100 milionów lat. Z geometrycznym albedo wynoszącym ponad 140%, co wynika z tego, że składa się głównie z lodu wodnego, Enceladus jest jednym z najjaśniejszych znanych obiektów w Układzie Słonecznym.

Mając 1066 km średnicy, Tethys jest drugim co do wielkości spośród księżyców wewnętrznych Saturna i szesnastym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. Większość jego powierzchni składa się z mocno kraterowego i pagórkowatego terenu oraz mniejszego i gładszego regionu równin. Jego najbardziej znaczącymi cechami są duży krater uderzeniowy Odyseusza, który mierzy 400 km średnicy, oraz rozległy system kanionów o nazwie Ithaca Chasma - który jest koncentryczny z Odyseuszem i mierzy 100 km szerokości, głębokości od 3 do 5 km i długości 2000 km.

O średnicy i masie 1123 km i 11 × 10²⁰ kg, Dione jest największym wewnętrznym księżycem Saturna. Większość powierzchni Dione to mocno pokryty kraterami stary teren z kraterami o średnicy do 250 km. Jednak księżyc jest również pokryty rozległą siecią rynien i rys, które wskazują, że w przeszłości miał globalną aktywność tektoniczną.

Jest pokryty kanionami, pęknięciami i kraterami i jest pokryty pyłem w pierścieniu E, który pierwotnie pochodził z Enceladus. Lokalizacja tego pyłu doprowadziła astronomów do teorii, że księżyc został obrócony o około 180 stopni od swojego pierwotnego położenia w przeszłości, być może z powodu dużego uderzenia.

Duże księżyce zewnętrzne Saturna:

Duże księżyce zewnętrzne, które krążą poza pierścieniem E Saturna, mają podobny skład do księżyców wewnętrznych - tj. Składają się głównie z lodu wodnego i skał. Spośród nich Rhea jest drugim co do wielkości - mierzy 1527 km średnicy i 23 × 10²⁰ kg masy - i dziewiąty co do wielkości księżyc Układu Słonecznego. Z promieniem orbity 527,108 km jest piątą najbardziej oddaloną od większych księżyców i pokonanie orbity zajmuje 4,5 dnia.

Podobnie jak inne satelity Cronian, Rhea ma dość mocno kraterowaną powierzchnię i kilka dużych pęknięć na swojej półkuli. Rhea ma również dwa bardzo duże baseny uderzeniowe na półkuli anty-Saturna - krater Tirawa (podobny do Odyseusza na Tethys) i krater dotychczas nienazwany - o wymiarach odpowiednio 400 i 500 km.

Rhea ma co najmniej dwa główne odcinki, pierwszy to jasne kratery z kraterami większymi niż 40 km (25 mil), a drugi to mniejsze kratery. Uważa się, że różnica w tych cechach świadczy o dużym wydarzeniu na powierzchni w pewnym momencie w przeszłości Rhei.

Średnica 5150 km i 1350 × 10²⁰ kg masy, Tytan jest największym księżycem Saturna i stanowi ponad 96% masy na orbicie wokół planety. Tytan jest także jedynym dużym księżycem, który ma własną atmosferę, która jest zimna, gęsta i składa się głównie z azotu z niewielką frakcją metanu. Naukowcy zauważyli również obecność wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w górnej atmosferze, a także kryształów lodu metanowego.

Na powierzchni Tytana, która jest trudna do zaobserwowania z powodu utrzymującego się zamglenia atmosferycznego, widać tylko kilka kraterów uderzeniowych, ślady kriowulkanów i podłużnych pól wydmowych, które najwyraźniej zostały ukształtowane przez wiatry pływowe. Tytan jest także jedynym ciałem w Układzie Słonecznym obok Ziemi z ciałami cieczy na swojej powierzchni, w postaci jezior metanowo-etanowych w północnych i południowych regionach Tytana.

Tytan wyróżnia się również tym, że jest jedynym księżycem Cronian, który kiedykolwiek miał na nim sondę. To był lądownik Huygens, który został zabrany do mglistego świata przez statek kosmiczny Cassini. „Ziemskie procesy” i gęsta atmosfera należą do rzeczy, które wyróżniają ten świat wśród naukowców, do których należą etan i metanowe deszcze z atmosfery i płyną na powierzchni.

Z odległością orbity wynoszącej 1 221 870 km, jest drugim co do wielkości dużym księżycem od Saturna i okrąża jedną orbitę co 16 dni. Podobnie jak Europa i Ganymede, uważa się, że Tytan ma podpowierzchniowy ocean wykonany z wody zmieszanej z amoniakiem, który może wybuchnąć na powierzchnię księżyca i doprowadzić do kriowulkanizmu.

Hyperion jest bezpośrednim sąsiadem Tytana. Przy średniej średnicy około 270 km jest mniejszy i lżejszy niż Mimas. Ma również nieregularny kształt i dość dziwny skład. Zasadniczo księżyc jest owalnym, jasnobrązowym ciałem o wyjątkowo porowatej powierzchni (która przypomina gąbkę). Powierzchnia Hyperionu pokryta jest licznymi kraterami uderzeniowymi, z których większość ma od 2 do 10 km średnicy. Ma również bardzo nieprzewidywalny obrót, bez dobrze określonych biegunów ani równika.

Przy średnicy 1470 km i wymiarach 18 × 10²⁰ kg masy, Japetus jest trzecim co do wielkości dużym księżycem Saturna. A w odległości 3560 820 km od Saturna jest to najodleglejszy z dużych księżyców i pokonanie pojedynczej orbity zajmuje 79 dni. Ze względu na swój niezwykły kolor i skład - wiodąca półkula jest ciemna i czarna, podczas gdy jej półkula jest znacznie jaśniejsza - często nazywana jest „yin i yang” księżyców Saturna.

Nieregularne księżyce Saturna:

Poza tymi większymi księżycami znajdują się nieregularne księżyce Saturna. Te satelity są małe, mają duże promienie, są nachylone, mają głównie orbity wsteczne i uważa się, że zostały one pozyskane dzięki grawitacji Saturna. Księżyce te składają się z trzech podstawowych grup - Grupy Eskimosów, Grupy Galijskiej i Grupy Nordyckiej.

Grupa Eskimosów składa się z pięciu nieregularnych księżyców, z których wszystkie pochodzą od mitologii Eskimosów - Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq i Tarqeq. Wszystkie mają orbity prograde o zasięgu od 11,1 do 17,9 miliona km i średnicy od 7 do 40 km. Wszystkie mają podobny wygląd (czerwonawy odcień) i mają nachylenie orbity między 45 a 50 °.

Grupa galijska to grupa czterech prograde księżyców zewnętrznych nazwanych na cześć postaci z mitologii galijskiej -Albiorix, Bebhionn, Erriapus i Tarvos. Tutaj także księżyce mają podobny wygląd i mają orbity w zakresie od 16 do 19 milionów km. Ich nachylenie jest w zakresie 35 ° -40 °, ich mimośrodowość około 0,53, a ich wielkość waha się od 6 do 32 km.

Na koniec istnieje grupa nordycka, która składa się z 29 wstecznych księżyców zewnętrznych, które biorą swoje nazwy od mitologii nordyckiej. Te satelity mają rozmiary od 6 do 18 km, ich odległości od 12 do 24 milionów km, ich nachylenie od 136 ° do 175 °, a ich mimośrodowość od 0,13 do 0,77. Ta grupa jest również czasami nazywana grupą Phoebe, ze względu na obecność jednego większego księżyca w grupie - który ma średnicę 240 km. Drugi co do wielkości, Ymir, ma 18 km średnicy.

Wewnątrz dużych i zewnętrznych dużych księżyców istnieją również te należące do grupy Alkyonide. Te księżyce - Methone, Anthe i Pallene - są nazwane na cześć Alkyonides z mitologii greckiej, znajdują się między orbitami Mimasa i Enceladusa i należą do najmniejszych księżyców wokół Saturna. Niektóre z większych księżyców mają nawet własne księżyce, które są znane jako księżyce trojańskie. Na przykład Tethys ma dwa trojany - Telesto i Calypso, a Dione Helene i Polydeuces.

Formacja księżyca:

Uważa się, że księżyc Tytana Saturna, jego średniej wielkości księżyce i pierścienie rozwinęły się w sposób bliższy galilejskim księżycom Jowisza. Krótko mówiąc, oznaczałoby to, że regularne księżyce powstały z dysku okołoplanetarnego, pierścienia gazu akrecyjnego i stałych gruzów podobnych do dysku protoplanetarnego. Tymczasem uważa się, że zewnętrzne, nieregularne księżyce były obiektami przechwyconymi przez grawitację Saturna i pozostającymi na odległych orbitach.

Istnieją jednak pewne odmiany tej teorii. W jednym alternatywnym scenariuszu dwa księżyce wielkości Tytana powstały z dysku akrecyjnego wokół Saturna; drugi ostatecznie rozpada się, tworząc pierścienie i wewnętrzne księżyce średniej wielkości. W innym dwa duże księżyce połączyły się, tworząc Tytana, a kolizja rozrzuciła lodowate szczątki, które powstały, tworząc średnie księżyce.

Jednak mechanika powstawania księżyca pozostaje na razie zagadką. Z dodatkowymi misjami przygotowanymi do badania atmosfery, składu i powierzchni tych księżyców, możemy zacząć rozumieć, skąd one pochodzą.

Podobnie jak Jowisz i wszystkie inne gazowe olbrzymy, system satelitów Saturna jest rozległy, ponieważ robi wrażenie. Oprócz większych księżyców, które, jak się uważa, powstały z ogromnego pola gruzu, które kiedyś je okrążyło, ma także niezliczone mniejsze satelity, które zostały przechwycone przez jego pole grawitacyjne w ciągu miliardów lat. Można sobie tylko wyobrazić, ile jeszcze pozostało dookoła krążącego wokół obrączkowanego giganta.

Mamy wiele świetnych artykułów na temat Saturna i jego księżyca w Space Magazine. Na przykład, oto ile księżyców ma Saturn? i czy Saturn robi księżyc w nowiu?

Oto artykuł o odkryciu 60. księżyca Saturna i kolejny artykuł o tym, jak księżyce Saturna mogą tworzyć nowe pierścienie.

Chcesz więcej informacji o księżycach Saturna? Sprawdź informacje Cassini NASA na temat księżyców Saturna i więcej na stronie eksploracji Układu Słonecznego NASA.

Nagraliśmy dwa odcinki Astronomy Cast prawie o Saturnie. Pierwszy to odcinek 59: Saturn, a drugi to odcinek 61: Księżyce Saturna.

Źródła: