Satürn'ün doğal uyduları

Satürnün bilinen 62 doğal uydusu vardır. Uluslararası Gökbilim Birliği (IAU) tarafından doğrulanan uydulardan oluşan bu gruba ek olarak bir kez gözlendiği bildirilen ancak varlığı doğrulanmamış küçük uydular bulunmaktadır.
Satürn'ün uyduları, yörüngeleri, boyut ve fiziksel özellikleri ve bu verilere göre tahmin edilebilecek oluşum mekanizmaları ve yaşam öyküleri açısından büyük bir çeşitlilik gösterirler. Satürn‘ün halkaları ve uyduları arasındaki karmaşık ilişki aydınlatılması gereken birçok ilginç noktayı barındırmaktadır.

Uyduların boyut ve biçimleri

Satürn'ün uyduları boyutları açısından da büyük bir çeşitlilik gösterirler. Güneş Sistemi'ndeki ikinci büyük uydu olan Titan, gezegenlerden Merkür ve Plüton'u çap açısından geride bırakır. Tethys, Dione, Rhea, ve İapetus'un çapları 1000 km. yi aşar. Bu uydular büyük kütleleri ve kuvvetli yerçekimi nedeniyle tam bir küreye yakın biçimler almıştır. Güneş sistemi içinde bulunan çeşitli gök cisimleri üzerinde yapılan gözlemlerden öğrenildiği kadarıyla, 1000 km. civarında bir çap, bir gök cisminin oluşumu sırasında yoğunlaşan maddelerin açığa çıkardığı enerji nedeniyle ısınıp eriyerek tabakalar halinde farklılaşması ve kabaca küresel bir şekil ortaya çıkması için yeterli olmaktadır. Kuramsal hesaplamalar da buna yakın sonuçlar vermektedir. Ortalama çapı 100 km. -1000 km. arasında olan 7 uydu daha sayılabilir. Bunların arasında biçimi kusursuz bir küreye çok yakın olan Enceladus ile çok düzensiz bir görünüme sahip Phoebe, farklı köken ve yaşam öykülerinin uyduların fiziksel özelliklerine nasıl yansıdığına örnek oluştururlar.
Çapları 100 kilometreyi geçmeyen çok sayıda uydu, düzensiz şekillere sahip 'kaya' veya 'buz' parçaları olarak kabul edilir. Bugün için yeryüzünden gözlenebilirlik alt sınırı 3 km. kadar olduğundan, Satürn'ün henüz saptanamamış çok sayıda daha küçük uydusu olması mantıklı görünmektedir.

Dış görünüm ve yüzey özellikleri

Satürn sisteminin çeşitli üyelerinin kolaylıkla gözlenebilen temel özellikleri farklı köken ve geçmişlerini ele verir niteliktedir. Titan, gezegenlerle karşılaştırılabilecek büyüklüğünün yanı sıra, kendine özgü yüzey özelliklerini şekillendiren ve aynı zamanda gözlemlenmesini güçleştiren yoğun atmosferi ile kuşkusuz bu ailenin en ilginç ve sırlarla dolu üyesidir. Sürekli şekil değiştiren bulutlar ve yoğun bir pus tabakası yüzünden görünür tayfta gözlemler sınırlı bilgi sağlar. 0,22 düzeyinde bir beyazlık (albedo) derecesi ile uydu üzerine düşen güneş ışığının büyük kısmını soğuran bu atmosfer Titan yüzeyinde 95K civarında bir sıcaklık sağlar. Radar ve kızılötesi incelemelerde çarpma krateri olduğu düşünülen oluşumların seyrekliği, büyük yükselti farklarının bulunmayışı, Titan'ın hızla değişen dinamik bir yüzey yapısına sahip olduğu izlenimi verir. Tektonik etkinlik ve yanardağ etkinliği lehinde yorumlanabilecek özelliklerin yanında, sıvı aşındırması sonucunda ortaya çıktığı düşünülen yapılara rastlanmaktadır. Yoğunluğu Yer atmosferinin 1,5 katı kadar olan ve yoğun bulutluluğu ile yüzey şekillerinin büyükçe bir kısmını gizleyen Titan atmosferinin uydu yüzeyine yağmur ya da kar şeklinde yağış düşmesine neden olduğu ve bu akışkanların açtığı nehir veya sel yatakları ve depolandığı göller bulunabileceği düşünülmektedir.
Bir atmosferi olduğu kanıtlanan ikinci Satürn uydusu Enceladus'tur. Sürekli bir atmosfer barındırmasına yeterli kütlesi olmadığı hesaplanan bu uyduda, düşük çekim gücü nedeniyle hızla uzaya kaçırılan gazların ancak güçlü bir yanardağ ya da gayzer etkinliği ile açıklanabilmesi olasıdır. Bu uydu gibi, diğer büyük uyduların tümünde de değişen derecelerde yüzey hareketliliğine ilişkin belirtiler gözlenmiştir: yüksek beyazlık dereceleri (Enceladus için 0,9; Tethys için 0,8; Rhea için 0,65; Dione için 0,55), krater yoğunluğunun değiştiği alanlar, kırıklar, sırtlar. İapetus iki yarıküresi arasında 10 katı aşan bir beyazlık farkı gösterir: uydunun hareketi yönündeki yarıküre için 0,04' e karşılık arka yarıkürede 0,5. Bunun yanı sıra, bu uyduyu ekvatoru boyunca çepeçevre dolanan en az10 km yüksekliğinde ve 20 km. eninde kemer şeklinde bir yükselti bulunmaktadır. Bu özelliklerin nedenleri aydınlatılamamıştır.
Phoebe ve düzensiz yörüngeye sahip diğer küçük uyduların çoğu oldukça düşük beyazlık derecelerine sahiptir. Bu özellikleri yörünge özellikleri ile birleştirildiğinde, bu uyduların Satürn sistemi dışı kökenli olabilecekleri görüşü güç kazanmaktadır.

İç yapılar

Satürn uydularının çeşitli uzay araçları tarafından elde edilen yüzey görüntüleri, kütle ve yoğunluklarına ilişkin ölçümler ve kısmen de tayfölçüm verileri sayesinde iç yapıları hakkında bazı varsayımlarda bulunmak mümkün olmuştur. Büyük uyduların 1,2 g/cm³ ile 1,5 g/cm³ arasında değişen yoğunlukları 1/3 oranında kaya ve 2/3 oranında buzdan oluşan bir yapı ile uyumludur. En azından 1000 km. çap sınırının üzerindeki uyduların geçmişinde bu bileşenlerin eriyerek tabakalanmasına izin verecek yüksek sıcaklıkların söz konusu olduğu bir dönem varsayılabilir. Büyük uyduların tümünde az ya da çok yakın tarihli jeolojik etkinliğin varlığını düşündüren yüzey yapılarının gözlenmesi, günümüzde de bazı uydularda sıvı halde iç katmanlar bulunabileceğine işaret eder. Özellikle Enceladus küçük kütlesine karşın önemli volkanik etkinlik belirtileri vererek oldukça aktif bir jeolojiye ve hareketli bir iç yapıya sahip görünür. Bunun nedeni Dione ile rezonans halindeki yörüngesinden kaynaklanan gel-git etkileri ile ısınma olabilir. Titan 1,8 g/cm³ ile tüm uydular içinde yoğunluğu en yüksek olanıdır. Bu uydunun büyük kütlesinden kaynaklanan nispeten önemli çekim gücünün yol açtığı sıkışma da hesaba alındığında yine diğer uydulardaki buz-kaya oranına ulaşılır. Phoebe'nin yarı yarıya buz-kaya dağılımına sahip olması ise yine düzenli uydulardan farklı bir kökeni olduğunu doğrular niteliktedir.

Satürn uydu sisteminin oluşumu ve evrimi

Güneş bulutsusu olarak adlandırılan gaz ve toz kütlesi 4,6 milyar yıl önce bilinmeyen bir nedenle yoğunlaşarak bugünkü şekliyle Güneş Sistemi'ni oluşturmaya başladığında, Satürn ve diğer gaz devlerinin 10.000 yıl gibi kısa bir süre içinde bugünkü kütlelerine yakın boyutlara ulaştıkları sanılmaktadır. Satürn'ün en azından düzenli uydularının da, Satürn'ü oluşturan diskin gezegen üzerinde yoğunlaşamamış kalıntılarından bu dönem içinde ortaya çıktıklarına kesin gözüyle bakılır. Bu uyduların dışmerkezlik veeğiklik oranları çok düşük yörüngeleri bu düşünceyi destekler.
İç yörüngelerdeki uydular, Satürn‘ün halkaları ve Satürn arasında önemli etkileşimler vardır ve bunlar halkalar ve iç uyduların bugün sahip oldukları özelliklerin bazılarından sorumludurlar. Halkaların içindeki yörüngelerde yer alan uydular halkaların bugün bilinen şekillerini korumasında etkilidir ve bu nedenle 'çoban uydular' olarak da adlandırılırlar. Halkaları oluşturan materyelin en azından bir kısmının kaynağı olarak da görülen bu uyduların tanımı konusunda yakın gelecekte yeni bir belirsizlik ortaya çıkması olasıdır. Halkaların aslında sayısız halkacıktan oluşan kesintili yapısı belirginleştikçe, halkacıklar arasında bu yapıyı düzenleyen ancak günümüzün olanaklarıyla saptanamayacak küçüklükte sayısız uydunun varlığından kuşkulanılmaktadır. Halkaları oluşturan toz ve buz taneciklerinin her birinin teknik olarak Satürn'ün birer uydusu olduğu göz önünde tutulduğunda, hangi yapılara uydu adı verilmesi gerektiği tartışılır hale gelmektedir.
Düzensiz yörüngeye sahip, özellikle de ters hareketli uyduların ise Satürn'ün çekim alanına yakalanarak sonradan uydusu haline gelmiş asteroid ya da belki de kuyrukluyıldız parçaları oldukları düşünülür. Yakalanma mekanizması, daha önceden Güneş çevresinde Satürn yörüngesi ile kesişen bir yörünge üzerinde yol alan bir gökcisminin bir nedenle hız değiştirmesini gerektirir. Bu nedenler günümüzde, bilinen asteroid ve kuyrukluyıldız yörüngelerinde yeterli değişikliği yaratabilecek güçte değildir. Bu nedenle düzensiz yörüngeli uyduların da Satürn tarafından yakalanmalarının Güneş Sistemi'nin çok erken dönemlerinde gerçekleşmiş olduğu sanılmaktadır.

Adlandırma

Huygens, Titan'ı keşfettiğinde ona bir ad vermemişti. Gezegenin bilinen tek uydusu olarak kaldığı sürece, 'Satürn'ün ayı' adıyla anıldı. Cassini kendi bulduğu dört uyduya kral XIV. Louis onuruna 'Louis'nin yıldızları' adını verdi, bu dönemde henüz adı olmayan Titan ise 'Huygens ayı' olarak bilindi. William Herschel'in bugün Mimas ve Enceladus olarak bilinen uyduları bulmasından yarım yüzyıl sonra oğlu John Herschel Satürn'ün tüm uydularının Yunan mitolojisi'nde Kronos'un (Roma mitolojisi'ndeki Satürn'ün eşdeğeri) kardeşleri olarak geçen Titan'ların adlarını taşımasını önerdi ve o tarihte bilinmekte olan yedi uyduya bugün taşıdıkları adları verdi. Bu gelenek, 1980'lerde Titan'ların soyundan gelenlerin adlarını da kapsayacak şekilde genişletilerek günümüze dek gelmiştir. 2000 yılından bu yana bulunan düzensiz uydulara ise bulundukları yörünge grubuna göre İnuit, İskandinav ve Galya mitolojisinde yer alan devlerin adları verilmektedir.

Satürn uydularının gözlenmesi

En büyük uydu Titan, 8. kadir derecesindeki parlaklığı ile çıplak gözle görülme sınırının altında kalır, ancak küçük bir dürbün ya da amatör teleskopla Satürn'ün yanında kolaylıkla görülür. Diğer büyük uyduların orta büyütmeli bir teleskopla görülmeleri mümkündür. Satürn'ün önemli uyduları tutulum düzlemine oldukça eğik olan Satürn ekvator düzleminde yol aldıkları için, Jüpiter uydularında gözlenen örtülme ve tutulma olayları, 30 yılda iki kez gerçekleşen Satürn ekvator düzlemi geçişleri dışında görülmez. Ancak gezegenin halkaları büyüm boyut ve parlaklıklarıyla özellikle iç yörüngelerdeki uyduların çoğunun gözlenmesini zorlaştırırlar. Bu nedenle ekvator düzlemi geçişleri uyduların rahatça izlenmesi için bir fırsat olarak kabul edilir.