Księżyce Saturna

Saturn ma 82 naturalne satelity.

Oto największe z nich.

.

## Epitemeusz

Epimeteusz (Saturn 11) – naturalny satelita Saturna. Nazwa księżyca pochodzi od Epimeteusza, brata Prometeusza i męża Pandory w mitologii greckiej. Epimeteusz i nieco większy Janus dzielą (prawie) tę samą orbitę, która znajduje się w przerwie między pierścieniami F i G Saturna. Promienie orbit tych księżyców różnią się zaledwie o 50 km. Ponieważ promień zarówno Epimeteusza jak i Janusa przekracza 50 km, wydawałoby się, że musi to nieuchronnie doprowadzić do zderzenia. Jednak podczas zbliżenia, wskutek oddziaływania grawitacyjnego między oboma ciałami, dochodzi do wymiany momentu pędu między nimi. Dzięki temu księżyc szybszy (o mniejszej orbicie) staje się księżycem wolniejszym (o większej orbicie), zanim dogoni współorbitalnego towarzysza. W ten sposób, paradoksalnie, przyciągające oddziaływanie grawitacyjne powoduje odepchnięcie się księżyców. W wyniku owej „wymiany orbit”, która nie jest ścisłą wymianą ze względu na różnicę mas, te dwa księżyce wcale się nie mijają. Największe zbliżenie wynosi ok. 10 tys. km i zachodzi co ok. 4 lata; w jego wyniku półoś wielka orbity Epimeteusza maleje/rośnie o ok. 80 km, a (czterokrotnie masywniejszego) Janusa rośnie/maleje o 20 km.
Epimeteusz wraz z Janusem, krążąc po zewnętrznej stronie pierścienia F, oraz Prometeusz od wewnętrznej strony pełnią funkcję księżyców pasterskich tego pierścienia.

## Mimas

Mimas (Saturn 7) – siódmy pod względem wielkości księżyc Saturna, odkryty razem z Enceladusem w 1789 przez Williama Herschela. Jest on najmniejszym znanym ciałem, zdolnym utrzymać kształt bliski sferycznemu (znajdującym się w równowadze hydrostatycznej) dzięki własnej grawitacji.

## Enceladus

Enceladus (Saturn II) – księżyc Saturna, odkryty w 1789 przez Williama Herschela. Enceladus jest szóstym pod względem wielkości naturalnym satelitą Saturna, jego średnica wynosi około 500 kilometrów. Enceladus jest stosunkowo niewielkim satelitą. Jego średnica wynosi około 500 kilometrów, czyli siedem razy mniej niż średnica ziemskiego Księżyca. Jego powierzchnia całkowita przekracza 800 tysięcy km², czyli jest ponad dwa razy większa niż powierzchnia Polski.
Pod względem masy i średnicy Enceladus jest szóstym co do wielkości satelitą Saturna po Tytanie, Rei, Japecie, Dione i Tetydzie. Jest jednym z najmniejszych satelitów Saturna o regularnym, sferycznym kształcie, ponieważ wszystkie mniejsze księżyce, z wyjątkiem Mimasa, mają nieregularny kształt. Dokładniej, Enceladus ma kształt spłaszczonej elipsoidy o rozmiarach, obliczonych na podstawie zdjęć wykonanych przez sondę Cassini, 513 na 503 na 497 km. Rozmiary Enceladusa nie są na tyle duże, by zachodzące w jego wnętrzu reakcje rozpadu pierwiastków promieniotwórczych mogły obecnie dostarczać znaczące ilości energii. Jednak występujące na powierzchni księżyca pęknięcia, szczeliny i inne deformacje terenu świadczą, że zachodzą na nim złożone zjawiska tektoniczne, pomimo że jego wnętrze powinno ostygnąć już dawno temu. Źródłem ciepła może być tutaj grzanie pływowe, wynikające z istnienia rezonansu orbitalnego Enceladusa z innym księżycem, Dione, w stosunku 1:2.

## Dione

Dione (Saturn 4) – czwarty pod względem wielkości księżyc Saturna. Został odkryty przez Giovanniego Cassiniego wraz z Tetydą w roku 1684. Jego nazwa pochodzi z mitologii greckiej. Dione była matką Afrodyty.
Ten naturalny satelita krąży wokół Saturna po orbicie kołowej, z okresem obiegu 65 godzin 41 minut i 5 sekund. Dwa nieregularne księżyce Saturna, Helena i Polideukes, poruszają się po tej samej orbicie co Dione w punktach Lagrange’a, są to więc tzw. księżyce trojańskie. Helena znajduje się w punkcie L4 orbity, a Polideukes w punkcie L5. Dione jest ponadto w rezonansie orbitalnym 1:2 z satelitą Enceladus. Dione jest księżycem lodowym, zbudowanym w większości z wodnego lodu z domieszką materiału skalnego. Pod warstwą lodu znajduje się skalne jądro. Dione wykazuje ciekawe zróżnicowanie powierzchni. Na półkuli zwróconej w kierunku Saturna przeważającą część krajobrazu stanowią kratery uderzeniowe. Na drugiej półkuli Dione widać sieć linii biegnących przez całą półkulę. Sonda Cassini wykazała, że są to lodowe klify, zapewne pochodzenia tektonicznego, wysokie nawet na kilkaset metrów. Do największych takich tworów należą Carthage Linea i Palatine Linea. Większość nazw utworów powierzchniowych Dione pochodzi z Eneidy Wergiliusza.
W 2010 sonda Cassini wykryła bardzo cienką warstwę zjonizowanego tlenu (O2+) rozciągającą się nad księżycem. Gęstość tej śladowej atmosfery, określanej mianem egzosfery, wynosi jedynie jeden jon na 11 centymetrów sześciennych (w jednym metrze sześciennym jest ich około 90 000, czyli 5 bilionów razy mniej niż na Ziemi)[3][4]. Oznacza to, że egzosfera Dione jest tak gęsta jak atmosfera Ziemi na wysokości 480 kilometrów[3], czyli daleko poza granicą przestrzeni kosmicznej.

## Tytan

Tytan (Saturn 1) – największy księżyc Saturna, jedyny księżyc w Układzie Słonecznym posiadający gęstą atmosferę, w której zachodzą skomplikowane zjawiska pogodowe. Jest to również jedyne ciało poza Ziemią, na powierzchni którego odkryto powierzchniowe zbiorniki cieczy – jeziora. Nie wypełnia ich jednak woda, ale ciekły metan, który na Ziemi występuje w postaci palnego gazu. Tytan jest drugim pod względem wielkości księżycem w Układzie Słonecznym, większym od Merkurego. Do 1944 r. uważano, że jest nawet większy od Ganimedesa, jednak kiedy została odkryta atmosfera Tytana, okazało się, że ma nieznacznie mniejszą średnicę.

```
Niektóre księżyce w Układzie Słonecznym, np. księżyce galileuszowe, mają nikłą otoczkę gazową. Jednak jedynie Tytan posiada gęstą atmosferę, gęstszą od atmosfery ziemskiej. Ma ona pomarańczowy kolor i jest nieprzejrzysta w szerokim zakresie fal elektromagnetycznych (w tym w zakresie widzialnym). Jej istnienie jako pierwszy zasugerował w 1907 roku Josep Comas Solá, a potwierdził w 1944 roku Gerard Kuiper.

```

Atmosfera składa się głównie z azotu z domieszką argonu, metanu i innych związków organicznych, takich jak etan i acetylen, które powstają w górnych warstwach atmosfery w wyniku oddziaływania na metan słonecznego promieniowania ultrafioletowego. Związki chemiczne w atmosferze Tytana przepuszczają jedynie około 10% promieni słonecznych, przy czym atmosfera jest niemal całkowicie przepuszczalna dla średniej (termalnej) podczerwieni, co prowadzi do obniżenia temperatury powierzchni. Efekt ten jest kompensowany z nawiązką przez efekt cieplarniany, związany z wysoką zawartością metanu. Ciśnienie przy powierzchni wynosi 1,5 bara, czyli jest o 50% większe niż na Ziemi. Podczas lądowania próbnika Huygens zmierzono także prędkość wiatru, która wynosiła 60 km/h. Badania atmosfery tego ciała niebieskiego są szczególnie interesujące ze względu na jej podobieństwo do ziemskiej atmosfery sprzed około czterech miliardów lat. Grubość atmosfery Tytana szacuje się na od 200 do 880 km. Tytan nie posiada własnego pola magnetycznego, a magnetosfera Saturna chroni go przed wiatrem słonecznym tylko częściowo.
Pomimo ograniczonego dostępu światła, na powierzchni Tytana panuje wyraźny cykl dobowy. W ciągu dnia Słońce nagrzewa powierzchnię księżyca, co ma znaczący wpływ na jego atmosferę. Sama atmosfera podzielona jest na kilka wyraźnie oddzielonych warstw, przypominając pod tym względem atmosferę Ziemi. Najniższa część atmosfery podzielona jest na dwie warstwy graniczne. Grubość niższej zmienia się w cyklu dziennym, co powodowane jest ogrzewaniem powierzchni Tytana od promieni Słońca. Grubość wyższej warstwy granicznej zmienia w dłuższym cyklu i wpływa ona klimat panujący na Tytanie[3].
Obserwacje powierzchni Tytana są utrudnione z powodu gęstej i nieprzezroczystej atmosfery. Dzięki misji sondy Cassini udało się uzyskać wiele istotnych danych, a także wykonać pierwsze zdjęcia powierzchni księżyca.

## Hyperion

Hyperion (Saturn 8) – jeden z księżyców Saturna, odkryty w 1848 r. przez W. Lassella oraz niezależnie przez W.C. Bonda i jego syna, G.P. Bonda, w tym samym roku. Nazwa księżyca pochodzi od imienia Hyperiona, jednego z tytanów w mitologii greckiej. Hyperion jest jednym z największych znanych ciał niebieskich w Układzie Słonecznym, którego kształt znacząco odbiega od kulistego. Posiada zaledwie 15% masy Mimasa, najmniej masywnego ciała kulistego. Największy krater na Hyperionie ma 120 km średnicy i 10 km głębokości[3]. Znajduje się tam również mnóstwo innych mniejszych kraterów, wskutek czego z wyglądu przypomina on olbrzymią gąbkę. Jest to księżyc lodowy, zbudowany w dużym stopniu z lodu, jego wyjątkowo małą gęstość tłumaczy się porowatą strukturą wnętrza. Najnowsze dane wskazują, że 40% księżyca jest pustą przestrzenią.

## Japet

Japet (Iapetus, Saturn 3) – trzeci co do wielkości księżyc Saturna, najdalszy spośród dużych lodowych księżyców planety. Różnica albedo oraz barwy obu półkul Japeta jest uderzająca. Tylna (w ruchu dookoła planety) półkula i bieguny księżyca są bardzo jasne, pokryte lodem odbijającym dużą część padającego światła i przez to dużo chłodniejsze niż druga strona. Półkula przednia jest bardzo ciemna, z czerwonawym odcieniem.
Ciemny materiał na powierzchni jest raczej materią przechwyconą z przestrzeni kosmicznej, niż pochodzącą z wnętrza obiektu. Wykazuje on podobieństwo do substancji organicznych obserwowanych na niektórych meteorytach. W strefie „ciemnej” nie widać również tak wielu kraterów meteorytowych jak w jasnej, co świadczy o stałym odnawianiu powłoki i maskowaniu śladów ewentualnych uderzeń meteorów.
Prawdopodobnym źródłem pochodzenia różnic barw na powierzchni księżyca może być odkryty w październiku 2009 roku pierścień Febe[2]. Niska gęstość księżyca świadczy o tym, że zbudowany jest on w 4/5 z lodu. Księżyc jest dość duży, żeby być w równowadze hydrostatycznej i mieć kształt bliski kulistemu, jednak ze względu na spłaszczenie i niezwykły grzbiet ciągnący się wzdłuż równika, przypomina on kształtem raczej orzech włoski. Grzbiet ten ma do 13 km wysokości, 20 km szerokości i 1300 km długości. Znajduje się głównie po ciemnej stronie księżyca, z przedłużeniem w postaci kilkudziesięciokilometrowej długości łańcuchów górskich po jasnej stronie. Pochodzenie grzbietu jest nieznane, ale ze względu na dużą liczbę kraterów można stwierdzić, że jest utworem geologicznie starym.