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: タイタン (衛星)
木星の衛星であるガニメデに次いで、太陽系では2番目に大きな衛星で、よく「惑星のような衛星」としても記述される。地球の月と較べて半径は1.48倍、質量は1.8倍である。太陽系最小の惑星である水星よりも大きいが、質量はそのわずか40%しかない。オランダの天文学者クリスティアーン・ホイヘンスによって1655年3月25日に、土星を公転する衛星として初めて発見された。太陽系全体では地球の月、木星の4つのガリレオ衛星に次いで、6番目に発見された衛星である。土星半径の約20倍離れた軌道を公転しており、タイタンの表面から見た土星の大きさは約5.7度で、地球から見た月の11倍程度の視半径である。タイタンは主に氷と岩石で構成されている。宇宙時代(英語版)以前の金星と同様に、分厚く不透明な大気によって、タイタンの表面に関してはほとんど知られていなかった。

タイトル: 土星
土星は少なくとも83個の衛星を持ち、うち53個には正式な名称がつけられている。最大の衛星はタイタンで、土星の全衛星と環を足した質量のうち、90%以上を占める天体である。2番目に大きなレアは薄い大気を持つと考えられる。他の衛星は非常に小さく、34個は直径が10km未満、他の14個も50km未満に過ぎない。伝統的に土星のほとんどの衛星はタイタン以来ギリシア神話を由来に名づけられている。タイタンは太陽系で唯一有意な大気を持つ衛星であり、複雑な有機化学合成が行われている。また、表面に炭化水素の湖を持つ唯一の衛星でもある。エンケラドゥスはしばしば微生物存在の可能性が指摘される。その根拠は、エンケラドゥスから発散する液体の塩水から成る氷のほとんどが海洋的な成分である事に見出されている。

タイトル: 土星
外側の大気は変化が少なく色彩の差異も無いが、長く持続する特徴が現れる事もある。風速は木星を上回る1800km/hに達するが、海王星程ではない。土星は恒常的な環を持ち、9つが主要なリング状、3つが不定的な円弧である。これらはほとんどが氷の小片であり、岩石のデブリや宇宙塵も含まれる。知られている限り83個の衛星を持ち、うち63個には固有名詞がついている。これにはリングの中に存在する何百という小衛星(ムーンレット)は含まれない。タイタンは土星最大で太陽系全体でも2番目に大きな衛星であり、水星よりも大きく、衛星としては太陽系でただひとつ有意な大気を纏っている。日本語で当該太陽系第六惑星を「土星」と呼ぶ由来は、古代中国において五惑星が五行説に当てはめて考えられた際、この星に土徳が配当されたからである。英語名サターンはローマ神話の農耕神サートゥルヌスに由来する。

タイトル: タイタン (衛星)
タイタンまたはティタン(英語: Titan、確定番号:Saturn VI)は、土星の第6衛星で最大の衛星である。 太陽系内の衛星としては唯一、豊富な大気を持つ天体であり、地球以外で唯一、表面に安定的に液体が存在することが確認されている天体である。ただし、ここで言う液体とは、液体のメタンやエタンなどのことである。

タイトル: 土星の環
アーク内には、小さな氷の衛星に相当するような直径数百mの塊も存在すると考えられている。アイガイオンやアーク内のその他の天体から、流星塵の衝突によって放出された塵は、土星の磁気圏との相互作用により、アークの外側に向って漂う。これらの小さな粒子は、その後の衝突によって削られ、プラズマに引っ張られて消失する。数千年の間に、環は徐々に質量を失い、再びアイガイオンに吸収されると考えられている。希薄なアークで、2006年9月に最初に発見された。メトネに付随して約10度の範囲を占めている。アークを構成する物質は、メトネに流星塵が衝突して放出された物質だと考えられている。この塵は、ミマスとの14:15の共鳴軌道に集まっている(G環のアークと似た機構である)。同じ共鳴の影響で、メトネは軌道上を5度の範囲で前後に振動する。希薄なアークで、2007年6月に最初に発見された。

タイトル: テーベ (衛星)
テーベはいびつな形状をしており、三軸径は116×98×84 kmである。衛星の密度や質量は明らかになっていないが、アマルテアの平均密度(~0.86 g/cm)と同じだと仮定した場合、質量は~4.3 × 10 kgと推定される。木星に近いその他の衛星と同様に、潮汐固定された状態にあり、長軸方向を常に木星の方向に向けながら公転している。ガリレオ探査機の観測により、テーベの表面にはゼトス・クレーター (Zethus Crater) というクレーターが発見されている。このクレーターの直径はおよそ40 kmあり、テーベで最も大きなクレーターであると共に、テーベの表面で唯一命名されている地形である。クレーターは木星から見てテーベの裏側に存在している。このクレーターの縁には複数の明るい点が存在している。テーベの表面は暗く赤っぽい色をしている。

タイトル: 月以外の地球の衛星
2020年2月末に2020 CD3が3年ほど前より地球衛星軌道に乗っていることが報道された。この天体は微小な地球近傍小惑星の1つであり、アリゾナ大学のカタリナ・スカイサーベイにより発見された。2006 RH120以来2度目の地球の自然衛星となった物体の観測例となった。軌道は不安定で、2020年春頃に地球軌道を離れた。なお、一時的な地球の衛星となった天体として、上記以外にもいくつか発見されているが、いずれも人工天体の可能性が高い。J002E3 は後の観測で天然の天体ではなく人工物であることが確認されており、6Q0B44E も人工物である可能性が非常に高いとされている。2020年9月17日に発見された2020 SOは2020年11月から2021年5月ごろまで地球を周回する見込みだが、軌道の特徴から人工天体の可能性が高いと見られる。

タイトル: ポリデウケス (衛星)
ディオネとの重力的な相互作用の影響で、ポリデウケスの表面は静水圧平衡になっているが、内部は平衡になっていない可能性がある。これはメトネと似た状況であり、メトネはミマスとの相互作用により静水圧平衡になっていると考えられている。

タイトル: S/2004 S 3
そのためこの天体は一時的に集まった粒子塊であり、この観測が行われるまでの間に消失してしまった可能性が指摘されている。もし S/2004 S 3 が実在する固体天体だったとすると、その明るさから直径は 3-5 kmで、140,100-140,600 km の軌道長半径で0.62日周期で公転していると推定される。またF環の羊飼い衛星であると思われる。

タイトル: エウロパ (衛星)
2011年11月に、テキサス大学オースティン校などの研究者からなる研究チームは、エウロパ表面に見られるカオス地形は液体の水からなる広大な氷底湖の上に存在しているという説をネイチャー誌に発表した。これらの湖はエウロパの氷の地殻に完全に包まれており、氷地殻の下に存在することが確実視されている内部海とは別のものである。このような湖の存在を確認するためには、氷地殻を物理的に直接探査したり、もしくはレーダーなどを用いて間接的に探査したりするような宇宙探査ミッションが必要である。

タイトル: 木星の環
ガリレオの成果の1つは、主環に膨らみの部分があることを発見したことである。希薄で、約600kmと比較的厚い物質の雲が、内側の部分を取り巻いている。この膨らみは、主環の内側の境界に向けて厚みを増し、ハロ環に繋がる。ガリレオの画像の詳細な分析により、見る方角に無関係な縦方向の明るさの変化が明らかとなった。また、500kmから1,000km程度のいくつかの斑点が発見された。2007年2月から3月、ニュー・ホライズンズは主環の内側で新たに衛星を発見するための詳細な観測を行った。0.5kmを超える大きさの衛星は発見されなかったが、ニュー・ホライズンズのカメラは、環を構成する粒子が塊状になっているものを7つ発見した。それらは、アドラステアのすぐ内側の軌道で密度の濃いリングレットを回っていたが、その形状から、これらは小さな衛星ではなく、単なる塊であると結論付けられた。

タイトル: YORP (小惑星)
YORP の軌道は地球と非常に似ており、地球から見ると、YORP はあたかも地球の周辺を公転する衛星のように見える。このような天体は準衛星と呼ばれているが、実際には地球とは関係のない独自の太陽周回軌道を公転している。YORP の軌道長半径は1.006AUであり、公転周期は368.6日と地球より少し長い程度である。軌道離心率は0.2300とやや大きめであるため、近日点は金星軌道に接する0.775AU、遠日点は地球軌道と火星軌道の中間付近の1.238AUに位置する。一方で軌道傾斜角は1.600度とほとんど傾いていないため、頻繁に金星や地球と接近する小惑星である。実際、地球軌道と交差する最小距離はたったの5万8000kmである。1900年から2200年の間で最も接近すると予測されているのは、2014年1月2日で、地球から78万7300kmまで接近すると予測されている。

タイトル: トロヤ衛星
トロヤ衛星(英語:Trojan moon)は、ある惑星を周る衛星群のうち、惑星と大きな衛星とが作るラグランジュ点のL4またはL5の位置を占める衛星。トロヤ衛星は、大きな衛星が惑星の周りを公転する軌道上にあり、中央の惑星から見て大きな衛星から60度先行した位置と60度追従する位置にある。トロヤという名称は、トロヤ群という小惑星の集団(木星が太陽を周る公転軌道上のL4およびL5の位置に散在する)の名からの類推によりつけられたものである。現在、太陽系内では4つのトロヤ衛星が知られており、すべて土星の周囲を周っている。テレストとカリプソは、土星の5番目に大きな衛星テティスと同一軌道上にあり、ヘレネとポリデウケスは土星の4番目に大きな衛星ディオネと軌道を共にする。これらの衛星はラグランジュ点の周りを方位角方向に動き回る。ポリュデウケスが最もずれが大きく、土星-ディオネ系のL5から最大で32度離れる。

タイトル: アリエル (衛星)
アリエル またはエアリエル (Uranus I Ariel) は、天王星の第1衛星で、天王星の5大衛星の1つである。5大衛星の中では4番目に大きい。1851年にウィリアム・ラッセルによって発見された。

タイトル: 静水圧平衡にある太陽系天体の一覧
惑星は、静水圧平衡に達するほど十分に大きいという条件も、軌道領域から他の天体を一掃しているという条件も満たしている。太陽系には4つの地球型惑星と2つの木星型惑星、2つの天王星型惑星がある。後者4つの惑星で、太陽を除く太陽系全体の質量の99%以上を占めている。

タイトル: 太陽系の衛星の一覧
本項では、太陽系内で確認されている惑星と準惑星を公転する自然衛星の一覧について述べる。2023年2月26日時点で、太陽系の惑星と準惑星を公転していることが確定している自然衛星は231個(うち準惑星を公転している衛星は9個)存在しているが、このうち少なくとも20個は十分な大きさがあるため形状がほぼ球体になっており、もしこれらが太陽の周りを直接公転していれば惑星あるいは準惑星に分類される可能性があったかもしれないほどの規模を持つ。衛星はその軌道によって主に2つのカテゴリーに分類される。1つは規則衛星(主惑星の公転面とほぼ同じ公転面を持つ軌道を描く衛星、軌道はほぼ真円になっている)で、もう1つは不規則衛星(主惑星の公転面から大きく傾いた軌道を持つ衛星、軌道も楕円形になることが多い)である。不規則衛星のほとんどは主惑星の重力によって捕獲された小惑星であるとされている。

タイトル: 土星の環
ゴダード宇宙飛行センターのジェームズ・H・トレーナー(英語版)は、パイオニア11号の宇宙線陽子計測機のデータから、コロンボの予想に一致する10~15土星半径(60~90万km)の場所に環を発見したと報告し、G環と命名した(現在のG環はまだ発見されていなかった)。しかしその後トレイナーは、観測データは太陽風の変動によるものだったとして発見を撤回した。2009年10月6日、フェーベのちょうど内側に希薄な物質のディスクが発見されたことが公表された。このディスクは、発見当時は地球に横を向けていた。非常に大きい(地球から見ると、満月の2倍の大きさに見える)が、可視光では見えず、NASAはスピッツァー宇宙望遠鏡で赤外線観測を行い、発見した。全体の範囲は、観測可能な土星の半径の128倍から207倍を超え、計算によると、外側は土星の半径の300倍、内側は土星の半径の59倍で、イアペトゥスの軌道に相当する。

タイトル: S/2004 S 20
Gridr(仮符号 S/2004 S 20)は、土星の第54衛星である。

タイトル: 木星型惑星
木星型惑星・天王星型惑星はいずれも気圧1バール付近の高度に雲が存在するため、この基準面は視覚的な表面ともおおむね一致している。また、その巨大さに由来する強い重力を持ち、これによって内部太陽系への彗星の侵入を阻止している側面が指摘されている。この説は木星へのシューメーカー・レヴィ第9彗星衝突が如実に示しており、この特性により、地球への致命的な彗星衝突が回避され、生命が長期間生存し進化できたという説もある。この説において、木星や土星のようにハビタブルゾーンの外側に離心率の小さな軌道を持つ木星型惑星はグッド・ジュピターと呼ばれる。

タイトル: TOI-2257 b
仮に大型で岩石質の太陽系外衛星を持っていた場合、その衛星は居住可能である可能性があるが、TOI-2257 bがそのような衛星を持っている可能性は低い。TOI-2257 bの地球類似性指標(ESI)は0.72である。TOI-2257 bは比較的長い公転周期と高い離心率を持ち、既知のミニ・ネプチューンの中では珍しい惑星である。また、液体の水が存在する可能性のあるミニ・ネプチューンとしても数少ない惑星のうちの1つである。TOI-2257 bが発見された時点でM型の恒星の周囲を公転するトランジットを起こす惑星の中でTOI-2257 bよりも公転周期が長い惑星はケプラー1652bとTOI-700 dの2つのみである。

タイトル: 大気圏
ペガスス座に位置する恒星ペガスス座V376星の惑星オシリスは、初めて大気の存在が確認された太陽系外惑星である。恒星間の惑星も、理論的には高濃度の大気を保持している可能性がある

タイトル: 水
太陽から与えられたエネルギーを主因として、固相・液相・気相間で相互に状態を変化させながら、蒸発、降水、地表流、土壌への浸透などを経て、地球上を絶えず循環している。また、この循環の過程で地球表面の熱の移動や浸食、運搬、堆積などの地形を形成する作用が行われる。太陽系外惑星には、大量の液体の水を保持している可能性のある惑星が複数見つかっている。例えばケプラー22bやグリーゼ581d、HD 85512 bといった惑星は、地球と同じような環境で水の海を持つと推定されている。しかし、GJ 1214 bやかに座55番星eといった惑星は、地球と異なり、高温高圧の超臨界水の海を持つとされている。2011年にクエーサーのAPM 08279+5255の降着円盤に、地球の水の140兆倍という膨大な量の水が発見された。

タイトル: プロテウス (衛星)
プロテウスは海王星で2番目に大きな衛星である。直径は約 420 km あり、これは2番目に発見されたネレイドよりも大きい。しかし海王星にとても近く、海王星が反射した太陽光の中に隠れていたため、地上の望遠鏡からは発見されなかった。プロテウスの表面は暗く、その幾何アルベドは約10%しかない。紫色から緑色にかけての波長で反射率が大きく変化しないので、表面の色は灰色じみていることになる。波長約 2 μm の近赤外線波長ではプロテウスの表面の反射率が低くなるため、炭化水素やシアン化物などの複雑な有機化合物が存在している可能性がある。これらの化合物は、海王星の内衛星が低アルベドであることに関与している可能性がある。プロテウスはかなりの量の水の氷を含んでいると考えられているが、分光学的にはそれらは表面から検出されていない。

タイトル: 天王星
天王星には2013年の時点で27個の衛星が発見され、全てが命名されている。衛星の名前はウィリアム・シェイクスピアかアレキサンダー・ポープの作品中の登場人物名がつけられている(24個がシェイクスピア関連である)。ボイジャー2号が接近するより前に発見されたアリエル・ウンブリエル・チタニア・オベロン・ミランダを天王星の5大衛星と呼ぶことがある。衛星の他に、直径10m以下の暗い物質で構成された薄い環もある。天王星の環に関して最初に言及したのは惑星本体の発見者でもあるウィリアム・ハーシェルであった。ハーシェルは1789年2月22日に「赤みがかった」環(ε環と推測される)を観測し、1797年に正式に発表した。だが、この説は受け入れられず、その後約200年にわたり環は観測されなかった。1977年3月10日にカイパー空中天文台から恒星の掩蔽を観測する事によって天王星の環は発見された。

タイトル: メトネ (衛星)
2006年、カッシーニの観測から土星の新たな環が観測され、R/2006 S 5 という仮符号がつけられた。この環は翌2007年に撮影された画像により、メトネの周辺の軌道上に位置する弧状の環として2008年に正式に確認された。この環は、土星の環のうちのメトネ・アークとして知られている。この環は、微小隕石の衝突によってメトネから放出された物質によって形成されていると考えられる。

タイトル: HD 69830
HD 69830は3つの惑星を持っているが、いずれも海王星サイズのもので、木星型惑星が発見されていない。このようなタイプの惑星系としては最初に発見されたものである。発見された3つの惑星のうち最も外側にあるHD 69830 dは先述のとおり、ハビタブルゾーン内にあり、液体の水が安定して存在し得る。この惑星は後述する塵円盤にとって外側の「羊飼い惑星」であると信じられている。これらの惑星は自身の重力により主星のHD 69830を揺さぶりを検知する、ドップラー分光法によって発見された。ただし、ドップラー分光法は惑星を「間接的」に発見する手法のため、得られる物理的特徴は下限質量のみとなる。各々の惑星の下限質量は地球の10.2、11.8、18.1倍であり、どれも海王星クラスの下限質量を持つが、あくまで下限なので実際の値はもっと大きい可能性もある。公転周期は8.667、31.56、197地球日である。