Saturnuksen kuut

Saturnukselta tunnetaan 82 kuuta (vuonna 2019). Kuiden kokonaismäärää ei tulla koskaan tarkoin määrittelemään, koska renkaiden jääkappaleet ovat kaikki teknisesti kuita, ja on vaikea vetää rajaa pikkukuun ja suuren renkaankappaleen välille. Saturnuksen tunnetuimmat ja suurimmat kuut ovat sisimmästä uloimpaan: Atlas, Prometheus, Pandora, Epimetheus, Janus, Mimas, Enceladus, Tethys, Telesto, Calypso, Dione, Helene, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus ja Phoebe.

Saturnuksen kuista suurin on 5 150 kilometrin läpimittainen Titan, joka sisältää yli 90 % Saturnusta kiertävästä massasta renkaat mukaan lukien. Titan on ainoa kuu Aurinkokunnassa, jolla on merkittävä kaasukehä, joka koostuu enimmäkseen typestä. Titanissa on myös hiilivetyjärviä. Saturnuksen toiseksi suurimmalla kuulla Rhealla saattaa olla heikko oma rengasjärjestelmä. Mimas-kuussa on suuri kraatteri, Enceladuksen pinta on lähes peilinkirkas ja näyttää melko äskettäin muokkautuneelta. Useimmat Saturnuksen kuista ovat jäisiä kraatterien peittämiä, kylmiä ja kaasukehättömiä kappaleita, joiden tiheys on alhainen. Kuiden tiheys on noin 0,6–1,7 g/cm³. Kuut koostuvat kivestä ja jäästä, ja suuremmat kuut näyttävät olevan tiheämpiä, koska puristuvat tiiviimmin kasaan.

Kuiden tutkimisen historiaa

Saturnukselta tunnettiin kahdeksan kuuta optisilla kaukoputkilla tehdyillä suorilla havainnoilla, ennen valokuvaustekniikan kehittymistä:
Titan, löytäjänä vuonna 1655 Christiaan Huygens
Tethys, Dione, Rhea ja Japetus, löytäjänä vuosina 1671–1684 Giovanni Domenico Cassini
Mimas ja Enceladus, löytäjänä vuonna 1789 William Herschel
Hyperion, löytäjinä vuonna 1848 W. C. Bond, G. P. Bond ja William Lassell.

Valokuvaustekniikan kehittymisen ja pitkien valotusaikojen myötä löydettiin seuraavat kuut:
Phoebe, löytäjänä vuonna 1899 W. H. Pickering
Janus ja Epimetheus havaittiin vuonna 1966, mutta ei vahvistettu, eikä oivallettu että saman kiertoradan jakaa kaksi eri kuuta.

Ulkoplaneettoja kuvaamaan lähetettyjen luotaimien ja kehittyneempien kaukoputkien myötä on vuodesta 1980 lähtien löydetty runsaasti uusia kuita:
Helene, löytäjinä vuonna 1980 Pierre Laques ja Jean Lecacheux 
Voyager-luotaimien ottamista kuvista löydettiin Atlas, Prometheus, Pandora, Telesto ja Calypso vuonna 1980 ja viimeisenä Pan vuonna 1990.

Vuonna 1997 laukaistu Cassini-luotain tutki Saturnuksen kuujärjestelmää vuodesta 2004, jolloin se ohjattiin Saturnuksen kiertoradalle. Luotaimen mukana kulkenut Huygens-luotain laskeutui Titanin pinnalle vuonna 2005 ja otti kuvia kuun pinnasta.

Saturnuksen kuiden jaottelu 
Saturnuksen kuita voidaan jaotella ryhmiin:

Pienimmät, sisimmät kuut aivan renkaiden lähistöillä tai sisässä
Sisimmät suuret kuut Mimas, Enceladus, Tethys ja Dione
Uloimmat suuret kuut Rhea, Titan, Hyperion, Japetus
Epäsäännölliset kuut
Myötäsuuntaan kiertävät, muun muassa Siarnaq, Albiorix
Taantuvasti kiertävät, esimerkiksi Phoebe

Saturnuksen kuujärjestelmän gravitaatioilmiöitä 

Saturnuksen kuujärjestelmässä näkyy monenlaisia taivaanmekaanisia ilmiöitä. Pan on pieni kuu, joka ”paimentaa” Saturnuksen renkaita Encken jaoksi kutsutussa aukossa A-renkaan sisäpuolella. A-renkaan ulkoreunaa pitää paikoillaan rataresonanssi Epimetheus- ja Janus-kuiden kanssa, jotka kiertävät lähes samalla radalla vaihdellen ratojaan säännöllisin jaksoin. Enceladus ja Dione ovat niin sanotussa 1:2 rataresonanssissa, eli Enceladus kiertää kaksi kierrosta siinä missä Dione yhden. Tethys-kuun kanssa samalla radalla kiertää troijalaisten asteroidien tapaisesti 60° edellä ja 60° jäljessä kaksi pientä kuuta, Telesto ja Calypso. Saturnuksen kuiden kiertoajoista voidaan johtaa resonansseja ja eksponenttilaki kiertoajoille.

Saturnuksen kuiden alkuperä 
Saturnuksen sisemmät kuut näyttävät syntyneen samaan aikaan Saturnuksen kanssa, sillä ne kiertävät Saturnusta suunnilleen samassa tasossa kuin mitä Saturnus pyörii melko pyöreillä radoilla. Tämä viittaa siihen että näillä on yhteys.
Oletetaan, että Saturnuksella on ollut esiplanetaarista kiekkoa muistuttava kaasulevy ympärillään. Siihen virtasi kaasua ja jää- sekä kivihitusia ja suurempiakin kappaleita esiplanetaarisesta kiekosta. Tässä teoriassa on omat ongelmansa, sen mukaan alkuaurinkosumu on liian kuuma ja materian kertyminen liian nopeaa. Vastaus tähän on se, että Saturnuksen kuiden synty alkoi silloin, kun alkuaurinkosumun kaasu oli jo huvennut, ja kaasua virtasi vain vähän.

Saturnuksen ulommat kuut kiertävät soikeilla radoilla, jotka ovat kallellaan Saturnukseen nähden. Tämä johtuu siitä, että nämä kuut ovat Saturnuksen sieppaamia asteroideja. Saturnuksen kuujärjestelmässä ei ole samanlaista tiheä kuu lähellä planeettaa, harva kuu kauempana planeetasta -jakautumaa kuin Jupiterin kuissa, mutta pienemmät Saturnuksen kuut näyttävät harvemmilta kuin suuremmat. Tällöin Titan on tihein Saturnuksen kuista. Saturnuksen kuiden ratojen arvellaan aikojen kuluessa muuttuneen keskinäisten vuorovesivoimien takia. Vuorovesikitka on synnyttänyt joidenkin kuiden pinnalla vulkanismia, joissa pinnalla purkautuva aine on kivilaavan sijasta jäätä. Kuissa on ammoniakkia, metaania ja vesijäätä. Kaikissa kuissa ei ole ollut vulkanismia. Sisemmät suuret kuut ulottuvat noin 25 planeetan säteen päähän, suunnilleen samoin kuin Jupiterilla. Myös laskujen mukaan 20–30 planeetan sädettä on se raja, missä sisään virtaavalla kaasulla on niin suuri kulmanopeus, että se virtaa kiekkomaisesti.

Vertailun vuoksi Saturnuksen kirkkaimmat renkaat A–C kiertävät planeettaa 74 658–136 775 km:n päässä planeetan keskustasta. Rengasjärjestelmä ulottuu ainakin 66 900–483 000 km:n päähän Saturnuksen keskipisteestä. Saturnuksen oma säde päiväntasaajalla on 60 268 km. Sisin kuu Pan kiertää silloin 2,21 planeetan säteen päässä.

Taulukko Saturnuksen kuista 

** Kuu kiertää retrogradisesti eli planeetan pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan.

Katso myös 
Saturnuksen renkaat

Lähteet

Aiheesta muualla 

Seulonnan keskeiset artikkelit