Saturn ist bekannt als Gasriese und für sein beeindruckendes Ringsystem. Aber würde es Sie überraschen zu wissen, dass dieser Planet nach Jupiter auch die zweithäufigsten Monde im Sonnensystem hat? Ja, Saturn hat insgesamt mindestens 150 Monde und Moonlets, obwohl nur 62 bestätigte Umlaufbahnen haben und nur 53 offizielle Namen erhalten haben.
Die meisten dieser Monde sind kleine, eisige Körper, die kaum mehr als Teile ihres beeindruckenden Ringsystems sind. Tatsächlich haben 34 der genannten Monde einen Durchmesser von weniger als 10 km, während weitere 14 einen Durchmesser von 10 bis 50 km haben. Einige seiner inneren und äußeren Monde gehören jedoch zu den größten und dramatischsten im Sonnensystem. Sie haben einen Durchmesser zwischen 250 und 5000 km und beherbergen einige der größten Geheimnisse des Sonnensystems.
Die Monde des Saturn haben so unterschiedliche Umgebungen, dass Ihnen vergeben wird, dass Sie eine ganze Mission damit verbringen möchten, nur die Satelliten zu betrachten. Vom orangefarbenen und dunstigen Titan bis zu den eisigen Federn, die von Enceladus ausgehen, gibt uns das Studium des Saturn-Systems viele Dinge, über die wir nachdenken müssen. Nicht nur das, die Mondentdeckungen kommen immer weiter. Seit April 2014 sind 62 Saturn-Satelliten bekannt (natürlich ohne die spektakulären Ringe). Dreiundfünfzig dieser Welten sind benannt.
Entdeckung und Benennung:
Vor der Erfindung der Teleskopfotografie wurden acht Saturnmonde mit einfachen Teleskopen beobachtet. Der erste, der entdeckt wurde, war Titan, der größte Saturnmond, der 1655 von Christiaan Huygens mit einem eigenen Teleskop beobachtet wurde. Zwischen 1671 und 1684 entdeckte Giovanni Domenico Cassini die Monde von Tethys, Dione, Rhea und Iapetus - die er gemeinsam als „Sider Lodoicea“ (lateinisch für „Louisian Stars“, nach König Ludwig XIV. Von Frankreich) bezeichnete.
1789 entdeckte William Herschel Mimas und Enceladus, während die Vater-Sohn-Astronomen W.C. Bond und G.P. Bond entdeckte Hyperion 1848 - das William Lassell im selben Jahr unabhängig entdeckte. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts ermöglichte die Erfindung von Langzeitbelichtungsfotoplatten die Entdeckung weiterer Monde - von denen Phoebe 1899 von W.H. Pickering.
1966 wurde der zehnte Saturn-Satellit vom französischen Astronomen Audouin Dollfus entdeckt, der später Janus genannt wurde. Einige Jahre später stellte sich heraus, dass seine Beobachtungen nur erklärt werden konnten, wenn ein anderer Satellit mit einer ähnlichen Umlaufbahn wie Janus vorhanden gewesen wäre. Dieser elfte Mond wurde später Epimetheus genannt, der dieselbe Umlaufbahn wie Janus hat und das einzige bekannte Co-Orbital im Sonnensystem ist.
Bis 1980 wurden drei weitere Monde entdeckt und später von der bestätigt Voyager Sonden. Sie waren die Trojaner-Monde (siehe unten) von Helene (die Dione umkreist) sowie Telesto und Calypso (die Tethys umkreisen).
Die Untersuchung der äußeren Planeten wurde seitdem durch den Einsatz unbemannter Raumsonden revolutioniert. Dies begann mit der Ankunft der Voyager Raumfahrzeuge in das Cronian-System in den Jahren 1980-81, was zur Entdeckung von drei zusätzlichen Monden führte - Atlas, Prometheus und Pandora - und die Gesamtzahl auf 17 erhöhte. Bis 1990 enthüllten archivierte Bilder auch die Existenz von Pan.
Dies wurde von der gefolgt Cassini-Huygens Mission, die im Sommer 2004 bei Saturn ankam. Cassini entdeckte drei kleine innere Monde, darunter Methon und Pallene zwischen Mimas und Enceladus, sowie den zweiten Lagrange-Mond von Dione - Polydeuces. Im November 2004 Cassini Wissenschaftler kündigten an, dass mehrere weitere Monde in den Saturnringen kreisen müssen. Aus diesen Daten wurden mehrere Moonlets und die Monde von Daphnis und Anthe bestätigt.
Die Untersuchung der Saturnmonde wurde auch durch die Einführung digitaler ladungsgekoppelter Geräte unterstützt, die Ende des 20. Jahrhunderts die Fotoplatten ersetzten. Aus diesem Grund haben bodengestützte Teleskope begonnen, mehrere neue unregelmäßige Monde um den Saturn herum zu entdecken. Im Jahr 2000 fanden drei mittelgroße Teleskope dreizehn Neumonde mit exzentrischen Umlaufbahnen, die sich in beträchtlicher Entfernung vom Planeten befanden.
Im Jahr 2005 kündigten Astronomen, die das Mauna Kea Observatorium nutzen, die Entdeckung von zwölf weiteren kleinen äußeren Monden an. Im Jahr 2006 berichteten Astronomen, die das japanische Subaru-Teleskop in Mauna Kea verwendeten, über die Entdeckung von neun weiteren unregelmäßigen Monden. Im April 2007 wurde Tarqeq (S / 2007 S 1) angekündigt, und im Mai desselben Jahres wurden S / 2007 S 2 und S / 2007 S 3 gemeldet.
Die modernen Namen der Saturnmonde wurden 1847 von John Herschel (William Herschels Sohn) vorgeschlagen. In Übereinstimmung mit der Nomenklatur der anderen Planeten schlug er vor, sie nach mythologischen Figuren zu benennen, die mit dem römischen Gott der Landwirtschaft und Ernte verbunden sind - Saturn, der Äquivalent des griechischen Cronus. Insbesondere wurden die sieben bekannten Satelliten nach Titanen, Titaninnen und Riesen benannt - den Brüdern und Schwestern von Cronus.
1848 schlug Lassell vor, den achten Saturn-Satelliten nach einem anderen Titan Hyperion zu nennen. Als im 20. Jahrhundert die Namen der Titanen erschöpft waren, wurden die Monde nach verschiedenen Charakteren der griechisch-römischen Mythologie oder nach Riesen aus anderen Mythologien benannt. Alle unregelmäßigen Monde (außer Phoebe) sind nach Inuit- und gallischen Göttern und nordischen Eisriesen benannt.
Saturns innere große Monde:
Die Saturnmonde werden nach Größe, Umlaufbahn und Nähe zum Saturn gruppiert. Die innersten Monde und regulären Monde haben alle kleine Umlaufbahnneigungen und Exzentrizitäten und progressive Umlaufbahnen. Währenddessen haben die unregelmäßigen Monde in den äußersten Regionen Umlaufradien von Millionen von Kilometern, Umlaufzeiten von mehreren Jahren und bewegen sich in rückläufigen Umlaufbahnen.
Zu den inneren großen Monden des Saturn, die innerhalb des E-Rings umkreisen (siehe unten), gehören die größeren Satelliten Mimas, Enceladus, Tethys und Dione. Diese Monde bestehen alle hauptsächlich aus Wassereis und es wird angenommen, dass sie sich in einen felsigen Kern und einen eisigen Mantel und eine eisige Kruste unterscheiden. Mit einem Durchmesser von 396 km und einer Masse von 0,4 × 1020 kg, Mimas ist der kleinste und am wenigsten massive dieser Monde. Es hat eine eiförmige Form und umkreist den Saturn in einer Entfernung von 185.539 km mit einer Umlaufzeit von 0,9 Tagen.
Einige Leute nennen Mimas scherzhaft den "Todesstern" -Mond wegen des Kraters in seiner Oberfläche, der der Maschine von der ähneltKrieg der SterneUniversum. Der 140 km lange Herschel-Krater ist etwa ein Drittel des Monddurchmessers selbst und hätte auf der gegenüberliegenden Seite des Mondes Brüche (Chasmata) verursachen können. Tatsächlich gibt es Krater auf der kleinen Oberfläche des Mondes, was ihn zu einem der pockennarbigsten im Sonnensystem macht.
Enceladus hat mittlerweile einen Durchmesser von 504 km, eine Masse von 1,1 × 1020 km und ist kugelförmig. Es umkreist den Saturn in einer Entfernung von 237.948 km und benötigt 1,4 Tage, um eine einzelne Umlaufbahn zu absolvieren. Obwohl es einer der kleineren kugelförmigen Monde ist, ist es der einzige kronische Mond, der endogen aktiv ist - und einer der kleinsten bekannten Körper im Sonnensystem, der geologisch aktiv ist. Dies führt zu Merkmalen wie den berühmten „Tigerstreifen“ - einer Reihe von kontinuierlichen, geriffelten, leicht gekrümmten und ungefähr parallelen Fehlern in den südlichen Polarbreiten des Mondes.
In der südlichen Polarregion wurden auch große Geysire beobachtet, die regelmäßig Wasser, Eis, Gas und Staub freisetzen, die den E-Ring des Saturn wieder auffüllen. Diese Jets sind eines von mehreren Anzeichen dafür, dass Enceladus flüssiges Wasser unter seiner eisigen Kruste hat, wo geothermische Prozesse genug Wärme abgeben, um einen Warmwasserozean näher an seinem Kern zu halten.
Der Mond hat mindestens fünf verschiedene Geländearten, eine „junge“ geologische Oberfläche von weniger als 100 Millionen Jahren. Enceladus ist mit einer geometrischen Albedo von mehr als 140%, die darauf zurückzuführen ist, dass sie größtenteils aus Wassereis besteht, eines der hellsten bekannten Objekte im Sonnensystem.
Mit einem Durchmesser von 1066 km ist Tethys der zweitgrößte innere Mond des Saturn und der 16. größte Mond im Sonnensystem. Der größte Teil seiner Oberfläche besteht aus stark kraterartigem und hügeligem Gelände und einer kleineren und glatteren Ebene. Die bekanntesten Merkmale sind der große Einschlagkrater von Odysseus mit einem Durchmesser von 400 km und ein riesiges Canyon-System namens Ithaca Chasma, das konzentrisch zu Odysseus ist und 100 km breit, 3 bis 5 km tief und 2.000 km lang ist.
Mit einem Durchmesser und einer Masse von 1.123 km und 11 × 1020 kg, Dione ist der größte innere Mond des Saturn. Der Großteil der Oberfläche von Dione besteht aus stark kraterartigem altem Gelände mit Kratern mit einem Durchmesser von bis zu 250 km. Der Mond ist jedoch auch mit einem ausgedehnten Netzwerk von Tälern und Linien bedeckt, die darauf hinweisen, dass er in der Vergangenheit eine globale tektonische Aktivität hatte.
Es ist mit Canyons, Rissen und Kratern bedeckt und im E-Ring, der ursprünglich von Enceladus stammte, mit Staub überzogen. Die Lage dieses Staubes hat Astronomen zu der Annahme veranlasst, dass der Mond in der Vergangenheit etwa 180 Grad von seiner ursprünglichen Anordnung entfernt gedreht wurde, möglicherweise aufgrund eines großen Aufpralls.
Saturns große äußere Monde:
Die großen äußeren Monde, die außerhalb des Saturn-E-Rings umkreisen, haben eine ähnliche Zusammensetzung wie die inneren Monde - d. H. Sie bestehen hauptsächlich aus Wassereis und Gestein. Von diesen ist Rhea mit 1.527 km Durchmesser und 23 × 10 die zweitgrößte20 kg Masse - und der neuntgrößte Mond des Sonnensystems. Mit einem Umlaufradius von 527.108 km ist es der fünftgrößte der größeren Monde und es dauert 4,5 Tage, um eine Umlaufbahn abzuschließen.
Wie andere Cronian-Satelliten hat Rhea eine ziemlich stark kraterartige Oberfläche und einige große Brüche auf seiner hinteren Hemisphäre. Rhea hat auch zwei sehr große Einschlagbecken auf seiner Anti-Saturn-Hemisphäre - den Tirawa-Krater (ähnlich wie Odysseus auf Tethys) und einen noch nicht genannten Krater - mit einem Durchmesser von 400 bzw. 500 km.
Rhea hat mindestens zwei Hauptabschnitte, der erste sind helle Krater mit Kratern, die größer als 40 km sind, und ein zweiter Abschnitt mit kleineren Kratern. Es wird angenommen, dass der Unterschied in diesen Merkmalen ein Beweis für ein bedeutendes Ereignis der Oberflächenerneuerung zu einem bestimmten Zeitpunkt in Rheas Vergangenheit ist.
Bei 5150 km Durchmesser und 1.350 × 1020 Titan ist der größte Mond des Saturn und macht mehr als 96% der Masse im Orbit um den Planeten aus. Titan ist auch der einzige große Mond mit einer eigenen Atmosphäre, die kalt und dicht ist und hauptsächlich aus Stickstoff mit einem kleinen Anteil Methan besteht. Wissenschaftler haben auch das Vorhandensein von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in der oberen Atmosphäre sowie von Methaneiskristallen festgestellt.
Die Oberfläche von Titan, die aufgrund des anhaltenden atmosphärischen Dunstes schwer zu beobachten ist, zeigt nur wenige Einschlagkrater, Hinweise auf Kryovulkane und Längsdünenfelder, die offenbar von Gezeitenwinden geprägt waren. Titan ist neben der Erde auch der einzige Körper im Sonnensystem, auf dessen Oberfläche sich Flüssigkeitskörper in Form von Methan-Ethan-Seen in den Nord- und Südpolregionen von Titan befinden.
Titan ist auch der einzige kronische Mond, auf dem jemals eine Sonde gelandet ist. Dies war der Huygens-Lander, der vom Cassini-Raumschiff in die dunstige Welt gebracht wurde. Titans "erdähnliche Prozesse" und die dicke Atmosphäre gehören zu den Dingen, die diese Welt für Wissenschaftler auszeichnen, darunter Ethan- und Methanregen aus der Atmsophere und Strömungen an der Oberfläche.
Mit einer Umlaufbahn von 1.221.870 km ist es der zweitgrößte große Mond vom Saturn und führt alle 16 Tage eine einzelne Umlaufbahn durch. Wie bei Europa und Ganymed wird angenommen, dass Titan einen unterirdischen Ozean aus mit Ammoniak gemischtem Wasser hat, der an der Mondoberfläche ausbrechen und zu Kryovulkanismus führen kann.
Hyperion ist Titans unmittelbarer Nachbar. Mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 270 km ist es kleiner und leichter als Mimas. Es ist auch unregelmäßig geformt und ziemlich seltsam in der Zusammensetzung. Im Wesentlichen ist der Mond ein eiförmiger, brauner Körper mit einer extrem porösen Oberfläche (die einem Schwamm ähnelt). Die Oberfläche von Hyperion ist mit zahlreichen Einschlagkratern bedeckt, von denen die meisten einen Durchmesser von 2 bis 10 km haben. Es hat auch eine sehr unvorhersehbare Rotation ohne genau definierte Pole oder Äquator.
Bei 1.470 km Durchmesser und 18 × 1020 Iapetus ist der drittgrößte der großen Saturnmonde. In einer Entfernung von 3.560.820 km vom Saturn ist es der am weitesten entfernte der großen Monde und es dauert 79 Tage, um eine einzelne Umlaufbahn zu absolvieren. Aufgrund seiner ungewöhnlichen Farbe und Zusammensetzung - seine führende Hemisphäre ist dunkel und schwarz, während seine hintere Hemisphäre viel heller ist - wird es oft als "Yin und Yang" der Saturnmonde bezeichnet.
Saturns unregelmäßige Monde:
Jenseits dieser größeren Monde befinden sich die unregelmäßigen Monde des Saturn. Diese Satelliten sind klein, haben große Radien, sind geneigt, haben meist retrograde Umlaufbahnen und es wird angenommen, dass sie durch die Schwerkraft des Saturn erfasst wurden. Diese Monde bestehen aus drei Grundgruppen - der Inuit-Gruppe, der Gallic-Gruppe und der Norse-Gruppe.
Die Inuit-Gruppe besteht aus fünf unregelmäßigen Monden, die alle nach der Inuit-Mythologie benannt sind - Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq und Tarqeq. Alle haben progressive Umlaufbahnen mit einem Durchmesser von 11,1 bis 17,9 Millionen km und einem Durchmesser von 7 bis 40 km. Sie sehen alle ähnlich aus (rötlich im Farbton) und haben Umlaufbahnneigungen zwischen 45 und 50 °.
Die gallische Gruppe ist eine Gruppe von vier progressiven äußeren Monden, die nach Charakteren in der gallischen Mythologie benannt sind - Albiorix, Bebhionn, Erriapus und Tarvos. Auch hier sehen die Monde ähnlich aus und haben Umlaufbahnen zwischen 16 und 19 Millionen km. Ihre Neigungen liegen im Bereich von 35 ° bis 40 °, ihre Exzentrizitäten bei 0,53 und ihre Größe reicht von 6 bis 32 km.
Zuletzt gibt es die nordische Gruppe, die aus 29 rückläufigen äußeren Monden besteht, deren Namen der nordischen Mythologie entnommen sind. Diese Satelliten haben eine Größe von 6 bis 18 km, eine Entfernung von 12 bis 24 Millionen km, eine Neigung zwischen 136 ° und 175 ° und eine Exzentrizität zwischen 0,13 und 0,77. Diese Gruppe wird manchmal auch als Phoebe-Gruppe bezeichnet, da in der Gruppe ein einziger größerer Mond mit einem Durchmesser von 240 km vorhanden ist. Der zweitgrößte, Ymir, hat einen Durchmesser von 18 km.
Innerhalb der inneren und äußeren großen Monde gibt es auch solche, die zur Alkyonid-Gruppe gehören. Diese Monde - Methon, Anthe und Pallene - sind nach den Alkyoniden der griechischen Mythologie benannt, befinden sich zwischen den Umlaufbahnen von Mimas und Enceladus und gehören zu den kleinsten Monden um den Saturn. Einige der größeren Monde haben sogar eigene Monde, die als Trojanische Monde bekannt sind. Zum Beispiel hat Tethys zwei Trojaner - Telesto und Calypso, während Dione Helene und Polydeuces hat.
Mondbildung:
Es wird angenommen, dass sich der Saturnmond Titan, seine mittelgroßen Monde und Ringe, auf eine Weise entwickelt haben, die den galiläischen Monden des Jupiter näher kommt. Kurz gesagt würde dies bedeuten, dass sich die regulären Monde aus einer zirkumplanetaren Scheibe, einem Ring aus akkretierendem Gas und festen Trümmern ähnlich einer protoplanetaren Scheibe bilden. In der Zwischenzeit wird angenommen, dass die äußeren, unregelmäßigen Monde Objekte waren, die von der Schwerkraft des Saturn erfasst wurden und in fernen Umlaufbahnen blieben.
Es gibt jedoch einige Variationen dieser Theorie. In einem alternativen Szenario wurden zwei Monde in Titangröße aus einer Akkretionsscheibe um den Saturn gebildet. Der zweite löste sich schließlich auf, um die Ringe und inneren mittelgroßen Monde zu produzieren. In einem anderen Fall verschmolzen zwei große Monde zu Titan, und die Kollision zerstreute eisige Trümmer, die sich bildeten, um die mittelgroßen Monde zu erzeugen.
Die Mechanik der Mondbildung bleibt jedoch vorerst ein Rätsel. Mit zusätzlichen Missionen zur Untersuchung der Atmosphären, Kompositionen und Oberflächen dieser Monde können wir beginnen zu verstehen, woher sie wirklich stammen.
Ähnlich wie Jupiter und alle anderen Gasriesen ist das Saturn-Satellitensystem umfangreich und beeindruckend. Zusätzlich zu den größeren Monden, von denen angenommen wird, dass sie sich aus einem massiven Trümmerfeld gebildet haben, das es einst umkreiste, gibt es auch unzählige kleinere Satelliten, die im Laufe von Milliarden von Jahren von seinem Gravitationsfeld erfasst wurden. Man kann sich nur vorstellen, wie viele noch übrig sind, die den beringten Riesen umkreisen.
Wir haben viele großartige Artikel über Saturn und seinen Mond hier im Space Magazine. Hier ist zum Beispiel, wie viele Monde hat Saturn? und macht Saturn einen neuen Mond?
Hier ist ein Artikel über die Entdeckung des 60. Saturnmondes und ein weiterer Artikel darüber, wie Saturnmonde neue Ringe erzeugen könnten.
Wünschen Sie weitere Informationen zu den Saturnmonden? Lesen Sie die Cassini-Informationen der NASA zu den Saturnmonden und mehr auf der NASA-Website zur Erforschung des Sonnensystems.
Wir haben zwei Episoden von Astronomy Cast über Saturn aufgenommen. Die erste ist Episode 59: Saturn und die zweite ist Episode 61: Saturnmonde.
Quellen:
- NASA-Cassini-Mission - Saturnmonde
- Saturnmonde (Europäische Weltraumorganisation)
- Cassini Solstice Mission (NASA)
- Cassini-Huygens (Europäische Weltraumorganisation)
- Cassini Imaging Zentrallabor für Operationen (CICLOPS)
