質問: 地球以外で、安定した液体の存在が初めて確認された天体である、土星最大の衛星は何でしょう?
回答: タイタン

タイトル: エンケラドゥス (衛星)
エンケラドゥスは1789年8月28日にウィリアム・ハーシェルによって発見された。観測には彼の 1.2 メートル口径の望遠鏡が用いられており、これは当時としては世界最大の望遠鏡であった。エンケラドゥスは見かけの明るさが暗く、また土星とその環に近いため、小さい望遠鏡では地球から観測するのが難しい。ボイジャーによる接近観測が行われるまでは、点としての画像しか捉えられておらず、その詳細な性質はよく分かっていなかった。質量、密度、アルベドは推測値に過ぎず、軌道特性が判明しているのみであった。エンケラドゥスの名称を提案したのは、ウィリアム・ハーシェルの息子で天文学者のジョン・ハーシェルである。

タイトル: さいだん座ミュー星b
さいだん座μ星b(さいだんざミューせいb、Mu Arae b)またはHD 160691 bは、さいだん座μ星の周囲を公転する太陽系外惑星である。国際天文学連合 (IAU)が定めている公式名はQuijoteである。少なくとも木星質量の1.5倍であり、公転周期は643.25日である。2002年12月12日に発見が公表され、当初は高い軌道離心率を持つと考えられていた。最近のモデルでは、さいだん座μ星には4つの惑星が存在し、さいだん座μ星bの軌道離心率の小さい惑星となっている。惑星自体は表面が岩石ではなくガスの木星型惑星と考えられ、軌道半径は1.497天文単位と液体の水を持ちうるハビタブルゾーンの範囲に入っている。つまり、もしこの惑星が衛星を持つとするとそこでは生命を維持できる可能性がある。しかし、生物の自然発生にとっては、主星からの紫外線が強すぎる可能性もある。

タイトル: ダフニス (衛星)
2017年1月18日にダフニスは十分に近距離から撮影され、その形状が明らかになった。衛星はほとんどが滑らかな表面に覆われた不規則な形状をしており、クレーターは少なく、また赤道面にリッジ構造を持つことが判明した。

タイトル: プロテウス (衛星)
大きなクレーターに関連して、いくつかの崖や溝、谷も存在している。プロテウスはおそらく、海王星と共に形成された天体ではない。プロテウスは、海王星最大の衛星トリトンが捕獲されたときに形成された破片が後に合体して形成された可能性がある。

タイトル: ハビタブルゾーン
持続可能な液体の水は複雑な生命体の存在を支えるのに不可欠であると考えられているので、ハビタブルゾーンの推定値のほとんどは、数十億年に渡って表面に液体の水を維持することが可能なほどの表面重力を持っている金星と地球の居住性に及ぼす影響から推定される。Extended habitable zoneの理論によれば、十分な放射強制力を誘発することができる大気を有する惑星クラスの質量を持つ天体は、太陽から遠く離れたところに液体の水を持つことができる。そのような天体には、大気中に大量の温室効果ガスが含まれている地球よりも質量が大きい岩石惑星(スーパー・アースクラスの質量)も含まれ、最大で100 kbarの表面圧力を持つことができるが、そのような天体は太陽系には存在していない。

タイトル: スペースウォッチ
スペースウォッチは、1999年10月6日に木星の衛星カリロエを発見したことで知られている。発見当初、スペースウォッチの研究チームはカリロエを小惑星であると認識していたが、2000年7月18日にティモシー・スパールによって木星の衛星であることが確認された。また、(5145) フォルス、(20000) ヴァルナ、1998 KY26、(35396) 1997 XF11などの天体を発見したことでも知られている。長期間行方不明となっていた(719) アルベルトを再発見したことや、スペースウォッチ彗星(125P)を発見したことでも有名である。発見した小惑星の数は2019年12月22日時点で153510個もあり、発見した小惑星の個数が一番多い団体でもある。ここでは以下に代表的な小惑星のみを挙げる。

タイトル: テミスト (衛星)
テミスト(英語:Themisto、確定番号:Jupiter XVIII)は、木星の衛星の1つ。順行軌道にある不規則衛星の1つである。1975年に発見されたがその後見失われ、2000年になって再発見された。

タイトル: シャルナク (衛星)
この共鳴に関する研究は不規則衛星が土星に捕獲された過程を理解する上で重要であり、衛星の各群は単一の天体が破壊されて形成されたと考えた場合、それぞれの群での軌道要素に現在見られるばらつきを説明するためにも重要である。

タイトル: TOI-561
惑星は小さすぎて激しく照射されているため、周囲の原始的な水素とヘリウムのエンベロープを保持できないと考えられている。ただし、惑星の構成は2つの研究の間で大きく異なっている。Weiss 2020は、地球とほぼ同じで、岩石が多いが鉄分が少ない組成を意味する、約3.2地球質量と1立方センチメートルあたり5.5グラムの密度を発見した。一方、Lacedelli 2020は、1.59地球質量で、密度が1立方センチメートルあたり3.0グラムであり、そのサイズの惑星としては異常に低く、50%以上の水で構成されていることを示している。1.83地球質量という彼らのより高い質量推定値でさえ、依然として大量の水の存在と一致している。地球の5,100倍の日射量で、TOI-561 bはそのガス層を失い、揮発性物質がほとんどないはずである。

タイトル: 海洋惑星
海洋惑星の特徴は海洋惑星の歴史と太陽系の形成と進化を解き明かす手がかりとなるかも知れず、海洋惑星の生命の誕生と居住可能性が挙げられ注目を集めている。既知の生物の大半はその生存に液体の水が不可欠であり、海洋惑星にはそれが大量に存在しているため、エネルギーとなる栄養物が確認された場合生命体の存在する可能性が生まれる。ただし、地球の5倍以上の水深を持つ海洋惑星は、海底部がその水圧により形成された氷におおわれるために岩盤の浸食が起こらず、プランクトンのような酸素を生成する地球型生命が進化するために必要な量のリンや栄養物が溶解していないことがシミュレーションによって判明した。一方、エウロパやエンケラドスのように海がケイ酸塩の地殻上に存在し、熱と栄養物を有しているために、生命居住に適した環境を有しているとみなされている天体もある。

タイトル: テティス (衛星)
この峡谷は、テティスの地下にあった液体の水が固化する際に形成されたと考えられる。固化する際に衛星は膨張し、それに伴って表面にひびを形成する。テティスはかつてディオネとの 2:3 軌道共鳴を起こしており、これによってテティスの軌道離心率が上昇し、潮汐加熱も大きかったと考えられる。この加熱の影響で過去のテティスには内部海が存在した可能性がある。衛星が軌道共鳴から脱出すると軌道離心率を維持する機構がなくなり、次第に潮汐加熱も弱くなる。そのため内部海は熱源を失って凍結する。Ithaca Chasma の形成には別の仮説も存在する。最大のクレーターであるオデュッセウスを形成した天体衝突が発生した時、テティスを衝突に伴う衝撃波が伝播し、氷組成の脆い表面を破砕したというものである。このシナリオが正しいとすると、Ithaca Chasma はオデュッセウスの最も外側の環状の地溝だということになる。

タイトル: 土星の環
フェーベは、土星の半径の平均215倍の軌道を公転する。この環の厚さは、土星の半径の約20倍である。環を構成する粒子は、フェーベに流星塵が衝突して放出されたものと推測されるが、内側の衛星イアペトゥスの軌道とは逆行する。環は、土星の軌道平面内にあるが、土星の赤道面や他の環の面から27°傾いている。フェーベは、土星の軌道面から5°傾いており(フェーベは逆行しているため、しばしば175°と記される)、環の面からの上下へのずれは、観測される環の厚さとほぼ同じ土星半径の約40倍になる。環の存在は、1970年にスティーヴン・ソーターが提唱し、バージニア大学のAnne J. VerbiscerとMichael F. Skrutskieとメリーランド大学カレッジパーク校のDouglas P. Hamiltonが発見した。

タイトル: トランジット系外惑星探索衛星
この惑星はハビタブルゾーンの外側に位置しているが、水素で構成された大気の下に水の層がある場合は、その水は液体の状態となっている可能性がある。2021年11月2日、TOI-2257 bの発見が公表された。TOI-2257 bは軌道離心率の高いミニ・ネプチューンであるが、ハビタブルゾーン内を公転しており、液体の水が存在している可能性がある。2021年11月23日、公転周期が約16時間の超短周期惑星TOI-2109 bの発見が公表された。表面温度は約3600ケルビンで、KELT-9bに次いで2番目に温度が高い既知の太陽系外惑星となった。TOI-2109 bは軌道減衰が発生しており、1000万年後には既に主星に落下している可能性がある。2021年12月3日、新たに1617個のトランジットを起こす惑星候補を検出したことを発表した。

タイトル: 土星
土星は肉眼でも見えるため、その存在は先史時代から知られていた。 アッシリアやバビロニアの天文学(英語版)では、紀元前2000年ごろから土星を含む太陽系の五惑星(水星・金星・火星・木星・土星)が組織立った観測の対象となり、その運行が粘土板に記録された。古代メソポタミアの天文観測を牽引した原動力は数秘術・占星術であり、土星には農耕や狩猟の神ニヌルタが住むと考えられた。バビロニアの天文観測は紀元前3世紀頃(セレウコス朝期)から精緻化し、ヘレニズムの天文学に受け継がれる。土星を司る神はヘレニズム文化圏において、農耕神ニヌルタから、同じく農耕神クロノスへと置き換わった。ヘレニズム時代にはアレクサンドレイアのプトレマイオスが、西暦127年3月26日と133年6月3日と136年7月8日に土星の衝を観測した。

タイトル: プロメテウス (衛星)
プロメテウス (Saturn XVI Prometheus) は、土星の第16衛星である。羊飼い衛星の一つであり、土星の環の一つであるF環の形成・維持に関与している。

タイトル: ハウメア (準惑星)
公転面は他の惑星に比べておよそ28度の傾きがあり、また公転速度が遅いことから、発見されるのが遅れた。ジェミニ天文台で行われた分光分析によると、天体表面には水の氷が存在している。これは冥王星の衛星カロンにも見られる性質である。

タイトル: フォボス (衛星)
整った軌道を説明するために、火星への天体衝突で生じたデブリ円盤内で集積した天体だとする意見もある(月の「ジャイアントインパクト説」参照)。

タイトル: ヤヌス (衛星)
土星の10番目の衛星は、20世紀初頭にその発見が報告されていながら、長らくその存在が確認されなかった幻の衛星だった。19世紀末に、アメリカの天文学者ウィリアム・ヘンリー・ピッカリングが第9衛星フェーベを発見したが、程なくしてピッカリングは自分が撮影した写真乾板より新たな衛星を発見したと主張し、テミスと名付けた。ところがその後、誰もテミスを確認することができなかった。そのため、テミスはピッカリングの誤報だったとされている。テミス騒動より60年後の1966年12月15日になって、フランスの天文学者オドゥワン・ドルフュスによって新たな衛星の発見が報告された。当初テミスの再発見かと思われたが全く別の衛星で、ドルフュスはヤヌスという名称を提案した。これで土星の第10衛星が実在することが確認されたのである。

タイトル: 土星状星雲
土星状星雲(Saturn Nebula 、NGC 7009、Caldwell 55)は、みずがめ座にある惑星状星雲である。

タイトル: ナイアド (衛星)
ナイアドは歪な形状をしており、おそらく形成後から内部の地質的な活動によって変化を起こしていないと考えられる。他の衛星と同じく、トリトンが海王星によって非常に軌道離心率が大きい軌道に捕獲された直後の摂動によって破壊されたかつての海王星固有の衛星の破片が、再び降着して形成されたラブルパイル天体だと考えられている。海王星の大気圏の上およそ 23,500 km 上空という、海王星系の中で最も内側の軌道を回っている。海王星の静止軌道半径のはるか下に位置している。この軌道は潮汐力によって徐々に減衰しており、いずれ海王星の大気に突入するか、ロッシュ限界を超えて潮汐力により砕かれ、海王星の環になると考えられる。なお、ナイアドの軌道は既に海王星の理論的なロッシュ限界よりも内側に位置している。

タイトル: クワオアー
2002年6月4日、カリフォルニア工科大学の天文学者チャドウィック・トルヒージョとマイケル・ブラウンによって、カリフォルニア州パサデナのパロマー天文台にあるサミュエル・オシン望遠鏡で撮影された画像から発見された。この発見は2002年10月7日のアメリカ天文学会年会で発表された。その後の調査で、最も古い画像としてはパロマー天文台で1954年5月25日に撮影された写真乾板にこの天体が写っていたことが判明した。クワオアーは発見当時直径約1,200kmと推定され、冥王星以降に発見された最大の天体であり、またそれまでに知られていた小惑星の中で最大のものだった。後にセドナやエリスにその座を明け渡した。ただしその後セドナの直径は下方修正されており、クワオアーより小さい可能性がある。

タイトル: 土星
土星の環は内側から順にD環・C環・B環・A環・F環・G環・E環があり、F環・G環はよじれた構造をしている。地球から観察した場合、環の間隙は最も大きなカッシーニの間隙とエンケの間隙のみ見ることができるが、ボイジャーは土星の環に何千もの空白区間があることを発見した。この構造は土星にある多くの衛星の副産物と考えられる。また、衛星の運動以外では粒子同士の重力的共鳴現象によって環を形作っていると考えられる。環の厚さはその大きさに比べて非常に薄く、特に内側ほど薄い。各環の中央部の厚さは不明であるが、端部ではC環が5m、B環が5 - 10m、A環が10 - 30mである。仮に土星本体の直径を10mとして模型を作ったとすると、環の厚さは数μm程度となる。なお、G環の厚さは100km、E環は1万kmと推定されている。

タイトル: 月以外の地球の衛星
そのため、この点に存在するトロヤ群小惑星は、地球から見るとループを描くように回転して見える。なお、準衛星とは異なり見かけ上の位置は地球の周りを公転しない。なお地球と月のラグランジュ点のうち、L4とL5にはコーディレフスキー雲という塵の雲があり、月と一緒に公転しているという説がある。仮に存在すれば2010 TK7とは異なり、真に地球を公転している衛星と言える。しかし、コーディレフスキー雲が存在するという証拠は現在なく、仮に存在しても明確な固体の表面を持つ天体ではない。2018年11月、ハンガリーの研究チームは、L5に2つの塵の塊を確認したと報告している。

タイトル: グリーゼ486b
グリーゼ486bは地球の1.305倍の半径と2.82倍の質量を持つ、岩石で構成された地球型惑星であり、地球クラスの地球型惑星とそれよりも大きいスーパーアースの境界付近に位置する規模を持つとされる。半径と質量を基に計算すると、その密度は地球(5.5 g/cm)の約1.3倍である7.0 g/cmに達し、表面での重力加速度は地球表面の約1.65倍となる。主星から約260万 kmしか離れていない軌道をわずか1日半の公転周期で公転しているため、表面の平衡温度は701 K(428 °C)と高温になっており、これは金星の表面温度に近く、少なくとも地球上に生息しているような生命が存在できるような環境ではないと考えられている。主星からとても近い距離にあるため、主星からの潮汐力の影響で常に片面を主星に向け続ける潮汐固定が発生しているとみられる。