Сатурн е добре известен с това, че е газов гигант и с впечатляващата си пръстенна система. Но би ли ви изненадало да знаете, че тази планета има и втората най-луна в Слънчевата система, втора само на Юпитер? Да, Сатурн има поне 150 луни и луни общо, макар че само 62 са потвърдили орбитите и само на 53 са дадени официални имена.
Повечето от тези луни са малки ледени тела, които са малко повече от части от впечатляващата му пръстенна система. Всъщност 34 от имената на луните са с диаметър по-малък от 10 км, докато други 14 са с диаметър от 10 до 50 км. Някои от неговите вътрешни и външни луни обаче са сред най-големите и драматични в Слънчевата система, с размери между 250 и 5000 км в диаметър и в тях живеят някои от най-големите мистерии в Слънчевата система.
Луните на Сатурн имат толкова разнообразна среда помежду си, че ще ви бъде простено, че искате да прекарате цяла мисия, гледайки само нейните спътници. От оранжевия и мъгляв Титан до ледените плюсове, излъчвани от Енцелад, изучаването на системата на Сатурн ни дава много неща за размисъл. Не само това, лунните открития продължават. Към април 2014 г. има 62 известни спътника на Сатурн (с изключение на ефектните му пръстени, разбира се). Петдесет и три от онези светове са назовани.
Откриване и именуване:
Преди изобретяването на телескопичната фотография, осем луни на Сатурн са наблюдавани с помощта на прости телескопи. Първият, който беше открит, беше Титан, най-голямата луна на Сатурн, която беше наблюдавана от Кристиан Хюйгенс през 1655 г. с помощта на телескоп по негов дизайн. Между 1671 и 1684 г. Джовани Доменико Касини открива луните на Тетис, Диона, Рея и Япет - които той колективно е наречен „Сидер Лодоицея” (латински за „Луизийски звезди”, след крал на Луи XIV от Франция).
n 1789 г. Уилям Хершел открива Мимас и Енцелад, а астрономите баща и син - W.C Bond и G.P. Бонд откри Hyperion през 1848 г. - която е открита независимо от Уилям Ласел същата година. В края на 19 век изобретяването на фотографски плаки с продължителна експозиция позволява откриването на повече луни - първата от които Фийби, наблюдавана през 1899 г. от W.H. Пикъринг.
През 1966 г. десетият спътник на Сатурн е открит от френския астроном Одуин Долфус, който по-късно е кръстен Янус. Няколко години по-късно се разбра, че наблюденията му могат да бъдат обяснени само ако има друг спътник с орбита, подобна на тази на Янус. По-късно тази единадесета луна е кръстена Епиметей, която споделя една и съща орбита с Янус и е единствената известна коорбитала в Слънчевата система.
До 1980 г. са открити три допълнителни луни и по-късно потвърдени от пътник сонди. Те бяха троянските луни (виж по-долу) на Хелена (която орбитира Диона), както и Телесто и Калипсо (които орбитират Тетис).
Проучването на външните планети оттогава е направено революция от използването на безпилотни космически сонди. Това започна с идването на пътник космически кораби към системата на Кроний през 1980-81 г., което доведе до откриването на три допълнителни луни - Атлас, Прометей и Пандора - довеждайки общото до 17. До 1990 г. архивираните изображения разкриват и съществуването на Пан.
Това беше последвано от Касини-Хюйгенс мисия, която пристигна в Сатурн през лятото на 2004 г. Първоначално, Касини откриха три малки вътрешни луни, сред които Метон и Пален между Мимас и Енцелад, както и втората лагрангийска луна от Диона - Полидевки. През ноември 2004 г. Касини учените обявиха, че още няколко луни трябва да орбитат в кръговете на Сатурн. От тези данни са потвърдени множество луни и луните на Дафнис и Анте.
Проучването на луните на Сатурн също е подпомогнато от въвеждането на цифрови устройства, свързани със заряд, които заместват фотографските табели до края на 20 век. Поради това наземните телескопи започнаха да откриват няколко нови нередовни луни около Сатурн. През 2000 г. три телескопа със среден размер са открили тринадесет нови луни с ексцентрични орбити, които са на значително разстояние от планетата.
През 2005 г. астрономите, използващи обсерваторията Мауна Кеа, обявиха откриването на още дванадесет малки външни луни. През 2006 г. астрономите, използващи японския телескоп Subaru в Mauna Kea, съобщават за откриването на още девет нередовни луни. През април 2007 г. Tarqeq (S / 2007 S 1) е обявен, а през май същата година са докладвани S / 2007 S 2 и S / 2007 S 3.
Съвременните имена на луните на Сатурн бяха предложени от Джон Хершел (синът на Уилям Хершел) през 1847 г. В съответствие с номенклатурата на другите планети той предложи те да бъдат кръстени на митологични фигури, свързани с римския бог на земеделието и реколтата - Сатурн, еквивалент на гръцкия Кронос. По-специално седемте известни спътника са кръстени на титани, титанес и гиганти - братята и сестрите на Кронос.
През 1848 г. Ласел предлага осмият спътник на Сатурн да бъде кръстен Хиперион на друг Титан. Когато през 20-ти век имената на титаните се изчерпват, луните са кръстени на различни герои от гръко-римската митология или гиганти от други митологии. Всички нередовни луни (с изключение на Фиби) са кръстени на инуитски и галски богове и норвежки ледени великани.
Вътрешни големи луни на Сатурн:
Луните на Сатурн са групирани според размера, орбитите и близостта до Сатурн. Всички най-вътрешни луни и обикновени луни имат малки орбитални наклони и ексцентриситети и програмират орбити. Междувременно нередовните луни в най-отдалечените региони имат орбитални радиуси от милиони километри, орбитални периоди, продължили няколко години, и се движат по ретроградни орбити.
Вътрешните големи луни на Сатурн, които орбитат в рамките на Е пръстен (виж по-долу), включват по-големите сателити Мимас, Енцелад, Тетис и Диона. Всички тези луни са съставени главно от воден лед и се смята, че са обособени в скалисто ядро и ледена мантия и кора. С диаметър 396 км и маса 0,4 × 1020 кг, Мимас е най-малкият и най-малко масивен от тези луни. Той е с яйцевидна форма и орбитира Сатурн на разстояние 185 539 км с орбитален период от 0,9 дни.
Някои хора шеговито наричат Мимас „Луната на смъртта“ заради кратера на повърхността му, който наподобява машината отМеждузвездни войнивселена. Кратерът на Хершел на 140 км е около една трета от диаметъра на самата Луна и може да създаде фрактури (chasmata) от противоположната страна на Луната. Всъщност има кратери по цялата малка лунна повърхност, което го прави сред най-забележимите в Слънчевата система.
Междувременно Енцелад е с диаметър 504 км, маса 1,1 × 1020 км и е сферична форма. Той обикаля около Сатурн на разстояние 237 948 км и са му необходими 1,4 дни, за да завърши една орбита. Въпреки че е една от по-малките сферични луни, тя е единствената кронинска луна, която е ендогенно активна - и едно от най-малките известни тела в Слънчевата система, което е геологично активно. Това води до характеристики като известните „тигърни ивици“ - серия от непрекъснати, изсечени, леко извити и приблизително успоредни разломи в южните полярни ширини на Луната.
Наблюдавани са и големи гейзери в южната полярна област, които периодично отделят струи воден лед, газ и прах, които попълват Е-пръстена на Сатурн. Тези струи са едно от няколко показания, че Енцелад има течна вода под ледената си кора, където геотермалните процеси отделят достатъчно топлина, за да поддържат топъл воден океан по-близо до ядрото му.
Луната има най-малко пет различни видове терени, „млада“ геоложка повърхност на по-малко от 100 милиона години. С геометрично албедо над 140%, което се дължи на това, че се състои предимно от воден лед, Енцелад е един от най-ярките известни обекти в Слънчевата система.
С диаметър 1066 км Тетис е втората по големина вътрешна луна на Сатурн и 16-та по големина луна в Слънчевата система. По-голямата част от повърхността му е изградена от силно кретиран и хълмист терен и по-малък и гладък равнинен район. Най-забележителните му характеристики са големият кратер на удара на Одисей, който е с диаметър 400 км, и обширна каньонна система, наречена Итака Часма - която е концентрична с Одисей и е с размери 100 км ширина, дълбочина 3 до 5 км и дължина 2000 км.
С диаметър и маса 1123 км и 11 × 1020 кг, Диона е най-голямата вътрешна луна на Сатурн. По-голямата част от повърхността на Диона е силно кретиран стар терен, с кратери, които са с диаметър до 250 км. Луната обаче също е покрита с широка мрежа от корита и линеаменти, които показват, че в миналото е имала глобална тектонична активност.
Той е покрит с каньони, крекинг и кратери и е покрит от прах в Е-пръстена, който първоначално идва от Енцелад. Местоположението на този прах е накарало астрономите да теоретизират, че Луната се е завъртяла на около 180 градуса от първоначалното си разположение в миналото, може би поради голямо въздействие.
Големите външни луни на Сатурн:
Големите Външни Луни, които орбитат извън Е-пръстена на Сатурн, са сходни по състав с Вътрешните Луни - т.е. съставени предимно от воден лед и скала. От тях Rhea е втората по големина - с размери 1527 км в диаметър и 23 × 1020 кг маса - и деветата по големина луна на Слънчевата система. С орбитален радиус от 527,108 км, той е петата най-отдалечена от по-големите луни и са нужни 4,5 дни, за да завърши орбита.
Подобно на други кронински спътници, Rhea има доста силно кретирана повърхност и няколко големи счупвания по своето задно полукълбо. Rhea също има два много големи басейна на въздействието си върху анти-сатурничното полукълбо - кратера Тирава (подобно на Одисей на Тетис) и още неназован кратер - които съответно са с размери 400 и 500 км.
Rhea има поне два основни участъка, като първият е ярки кратери с кратери, по-големи от 40 km (25 мили), а вторият участък с по-малки кратери. Смята се, че разликата в тези характеристики е доказателство за голямо възкресяващо събитие в даден момент от миналото на Рея.
С диаметър 5150 км и 1350 × 1020 кг маса, Титан е най-голямата луна на Сатурн и представлява повече от 96% от масата в орбита около планетата. Титанът е и единствената голяма луна, която има своя атмосфера, която е студена, плътна и съставена предимно от азот с малка част метан. Учените също отбелязват наличието на полициклични ароматни въглеводороди в горната атмосфера, както и метанови ледени кристали.
Повърхността на Титан, която е трудно да се наблюдава поради постоянна атмосферна мъгла, показва само няколко кратера на удара, доказателства за криовулкани и надлъжни дюнови полета, очевидно оформени от приливни ветрове. Титан е и единственото тяло в Слънчевата система до Земята с течни тела на повърхността си, под формата на етан от метан-етан в северните и южните полярни райони на Титан.
Титан се отличава и с това, че е единствената кронийска луна, която някога е имала сонда на него. Това беше кацателят на Хюйгенс, който беше пренесен в мъгливия свят от космическия кораб Касини. „Процесите, подобни на Земята“ на Титан и плътната атмосфера са сред нещата, които правят този свят да се откроява пред учените, включително неговите етанови и метанови дъждове от атмосферата и изтичащи на повърхността.
С орбитално разстояние от 1221 870 км, това е втората най-далечна голяма луна от Сатурн и завършва една орбита на всеки 16 дни. Подобно на Европа и Ганимед, смята се, че Титан има подземен океан, направен от вода, смесена с амоняк, който може да изригне на повърхността на Луната и да доведе до криовулканизъм.
Хиперион е непосредственият съсед на Титан. При среден диаметър от около 270 км, той е по-малък и по-лек от Mimas. Освен това е с неправилна форма и доста странна композиция. По същество Луната е яйцевидно, с тен с цвят на тен с изключително пореста повърхност (която наподобява гъба). Повърхността на Hyperion е покрита с множество ударни кратери, повечето от които са с диаметър от 2 до 10 км. Той също така има силно непредвидимо въртене, без добре дефинирани полюси или екватор.
На 1470 км в диаметър и 18 × 1020 кг тегло, Япет е третата по големина луна на Сатурн. А на разстояние 3560 820 км от Сатурн, той е най-отдалеченият от големите луни и отнема 79 дни, за да завърши една орбита. Поради необичайния си цвят и състав - водещото му полукълбо е тъмно и черно, докато задното полукълбо е много по-светло - често се нарича „ин и ян“ на луните на Сатурн.
Нерегулярни луни на Сатурн:
Отвъд тези по-големи луни са нерегулярните луни на Сатурн. Тези сателити са малки, имат големи радиуси, са наклонени, имат предимно ретроградни орбити и се смята, че са придобити от гравитацията на Сатурн. Тези луни са съставени от три основни групи - групата на инуитите, галската група и норвежката група.
Групата на инуитите се състои от пет нередовни луни, които всички са наречени от инуитската митология - Иджирак, Кивиук, Паляк, Сирнак и Таркек. Всички имат орбитни програми в диапазон от 11,1 до 17,9 милиона км и диаметър от 7 до 40 км. Всички те са подобни на външен вид (червеникав оттенък) и имат орбитални наклони между 45 и 50 °.
Галската група са група от четири програмидни външни луни, наречени за герои от галската митология - Албиорикс, Бебхион, Ериап и Тарвос. И тук луните са сходни на външен вид и имат орбити, които варират от 16 до 19 милиона км. Наклонът им е в диапазона 35 ° -40 °, ексцентрисите им около 0,53, а те варират в размер от 6 до 32 км.
Последно, там е норвежката група, която се състои от 29 ретроградни външни луни, които вземат имената си от норвежката митология. Тези спътници варират с размери от 6 до 18 км, разстоянията им от 12 до 24 милиона км, наклоните им между 136 ° и 175 ° и ексцентриситетите им между 0,13 и 0,77. Тази група понякога се нарича и групата на Фиби, поради наличието на една-единствена по-голяма луна в групата - която е с диаметър 240 км. Вторият по големина, Имир, е с размери 18 км.
В рамките на Вътрешните и Външните големи луни има и такива, принадлежащи към групата на Алкионид. Тези луни - Метон, Анте и Палене - са кръстени на Алкионидите от гръцката митология, разположени са между орбитите на Мимас и Енцелад и са сред най-малките луни около Сатурн. Някои от по-големите луни дори имат собствени луни, които са известни като троянски луни. Например, Тетис има два трояна - Telesto и Calypso, докато Dione има Helene и Polydeuces.
Образуване на Луната:
Смята се, че луната на Сатурн от Титан, неговите средни луни и пръстени са се развили по начин, по-близък до галилейските луни на Юпитер. Накратко, това би означавало, че обикновените луни са се образували от циркулационен диск, пръстен с натрупване на газ и твърди отломки, подобен на протопланетен диск. Междувременно се смята, че външните, нередовни луни са били обекти, които са били уловени от гравитацията на Сатурн и са останали в далечни орбити.
Има обаче някои вариации на тази теория. В един алтернативен сценарий, две луни с размер на Титан са образувани от акредиращ диск около Сатурн; втората в крайна сметка се разпада, за да произведе пръстените и вътрешните луни със среден размер. В друга, две големи луни се сляха заедно, за да образуват Титан, а сблъсъкът разпръсна ледени отломки, които се образуваха, за да създадат луните със среден размер.
Механиката на образуването на луната обаче остава загадка за момента. С допълнителни мисии, монтирани за изучаване на атмосферите, съставите и повърхностите на тези луни, може да започнем да разбираме откъде те наистина са дошли.
Подобно на Юпитер и на всички други газови гиганти, системата на спътниците на Сатурн е обширна, тъй като е впечатляваща. В допълнение към по-големите луни, за които се смята, че са се образували от масивно отломково поле, което някога го е обикаляло, то има и безброй по-малки спътници, които са били улавяни от гравитационното му поле в течение на милиарди години. Човек може само да си представи колко още остава да бъдат намерени в орбита на пръстеновия гигант.
Имаме много страхотни статии за Сатурн и неговата луна тук в сп. „Спейс“. Например, ето колко луни има Сатурн? и Сатурн прави ли новолуние?
Ето статия за откриването на 60-та луна на Сатурн и друга статия за това как лунните на Сатурн могат да създават нови пръстени.
Искате повече информация за луните на Сатурн? Вижте информацията на НАСА за Касини за луните на Сатурн и още от сайта на НАСА за изследване на слънчевата система.
Записахме два епизода на Астрономически роли точно за Сатурн. Първият е Епизод 59: Сатурн, а вторият е Епизод 61: Луните на Сатурн.
Източници:
- НАСА - Мисия Касини - Луни на Сатурн
- Луни на Сатурн (Европейска космическа агенция)
- Мисия за слънцестоене на Касини (НАСА)
- Касини-Хюйгенс (Европейска космическа агенция)
- Централна лаборатория за операции на Cassini Imaging (CICLOPS)
