Las lunas de Saturno son numerosas y diversas, desde pequeñas lunas de sólo decenas de metros de diámetro hasta el enorme Titán , que es más grande que el planeta Mercurio . Hay 146 lunas con órbitas confirmadas , la mayor cantidad de cualquier planeta del sistema solar. [1] [a] Este número no incluye los miles de lunas incrustadas dentro de los densos anillos de Saturno , ni cientos de posibles lunas distantes de un kilómetro de tamaño que fueron vistas a través de telescopios pero que no fueron recapturadas. [3] [4] [5] Siete lunas de Saturno son lo suficientemente grandes como para haberse colapsado en una forma elipsoidal relajada, aunque sólo una o dos de ellas, Titán y posiblemente Rea , se encuentran actualmente en equilibrio hidrostático . Tres lunas son particularmente notables. Titán es la segunda luna más grande del Sistema Solar (después de Ganímedes de Júpiter ), con una atmósfera similar a la de la Tierra rica en nitrógeno y un paisaje con redes fluviales y lagos de hidrocarburos . [6] Encelado emite chorros de hielo desde su región del polo sur y está cubierto por una profunda capa de nieve. [7] Jápeto tiene hemisferios blancos y negros contrastantes, así como una extensa cresta de montañas ecuatoriales entre las más altas del sistema solar .
De las lunas conocidas, 24 son satélites regulares ; tienen órbitas prógradas no muy inclinadas con respecto al plano ecuatorial de Saturno, [8] con la excepción de Jápeto, que tiene una órbita prógrada pero muy inclinada, [9] [10] una característica inusual para una luna normal. Incluyen los siete satélites principales, cuatro lunas pequeñas que existen en una órbita troyana con lunas más grandes y cinco que actúan como lunas pastoras , de las cuales dos son mutuamente coorbitales . Dos pequeñas lunas orbitan dentro de los anillos B y G de Saturno . El relativamente grande Hyperion está atrapado en una resonancia orbital con Titán. Las lunas regulares restantes orbitan cerca de los bordes exteriores del denso Anillo A y del estrecho Anillo F , y entre las lunas principales Mimas y Encelado. Los satélites regulares llevan tradicionalmente el nombre de Titanes y Titanes u otras figuras asociadas con el mitológico Saturno .
Los 122 restantes, con diámetros medios que oscilan entre 2 y 213 km (1 a 132 mi), son satélites irregulares , cuyas órbitas están mucho más alejadas de Saturno, tienen altas inclinaciones y excentricidades orbitales , y se mezclan entre progrados y retrógrados . Estas lunas probablemente sean planetas menores capturados , o fragmentos de la desintegración por colisión de dichos cuerpos después de su captura, creando familias de colisiones . Se espera que Saturno tenga alrededor de 150 satélites irregulares de más de 2,8 km (1,7 millas) de diámetro, además de muchos cientos más que son incluso más pequeños. Los satélites irregulares se clasifican por sus características orbitales en los grupos progrados inuit y galo y el gran grupo nórdico retrógrado , y sus nombres se eligen de las mitologías correspondientes (correspondiendo el grupo galo a la mitología celta ). La única excepción es Febe , la novena luna de Saturno y la mayor irregular, descubierta a finales del siglo XIX; Es parte del grupo nórdico, pero lleva el nombre de una titánide griega.
Los anillos de Saturno están formados por objetos que varían en tamaño, desde microscópicos hasta pequeñas lunas de cientos de metros de diámetro, cada una en su propia órbita alrededor de Saturno. [11] Por lo tanto, no se puede dar un número absoluto de lunas de Saturno, porque no hay consenso sobre un límite entre los innumerables pequeños objetos anónimos que forman el sistema de anillos de Saturno y los objetos más grandes que han sido nombrados lunas. Se han detectado más de 150 lunas incrustadas en los anillos debido a la perturbación que crean en el material de los anillos circundantes, aunque se cree que esto es sólo una pequeña muestra de la población total de tales objetos. [4]
Hay 83 lunas designadas que aún no tienen nombre (a mayo de 2023 [actualizar]); todos menos uno (la luna designada con anillo B S/2009 S 1 ) son irregulares. (Hay muchas otras lunas anulares no designadas). Si se nombran, la mayoría de las irregulares recibirán nombres de la mitología gala , nórdica e inuit según el grupo orbital del que son miembros. [12] [13]
Descubrimiento
Saturno ( sobreexpuesto ) y las lunas Jápeto, Titán, Dione, Hiperión y Rea vistos a través de un telescopio de 12,5 pulgadas.
El uso de placas fotográficas de larga exposición hizo posible el descubrimiento de lunas adicionales. La primera descubierta de esta manera, Phoebe , fue encontrada en 1899 por WH Pickering . [19] En 1966, el décimo satélite de Saturno fue descubierto por Audouin Dollfus , cuando los anillos fueron observados de canto cerca de un equinoccio . [20] Posteriormente fue nombrado Jano . Unos años más tarde se descubrió que todas las observaciones de 1966 sólo podían explicarse si hubiera estado presente otro satélite y tuviera una órbita similar a la de Janus. [20] Este objeto ahora se conoce como Epimeteo , la undécima luna de Saturno. Comparte la misma órbita con Janus, el único ejemplo conocido de coorbitales en el Sistema Solar. [21] En 1980, se descubrieron tres lunas adicionales de Saturno desde la Tierra y luego fueron confirmadas por las sondas Voyager . Son lunas troyanas de Dione ( Helene ) y Tetis ( Telesto y Calipso ). [21]
Observaciones por nave espacial
Cinco lunas en una imagen de Cassini: Rea dividida en dos en primer plano en el extremo derecho, Mimas detrás, el brillante Encelado encima y más allá de los anillos, Pandora eclipsada por el Anillo F y Jano a la izquierda.
Desde entonces, el estudio de los planetas exteriores se ha visto revolucionado por el uso de sondas espaciales no tripuladas. La llegada de la nave espacial Voyager a Saturno en 1980-1981 resultó en el descubrimiento de tres lunas adicionales: Atlas , Prometeo y Pandora , elevando el total a 17. [21] Además, se confirmó que Epimeteo era distinto de Jano. En 1990, Pan fue descubierto en imágenes de archivo de la Voyager . [21]
La misión Cassini , [22] que llegó a Saturno en julio de 2004, descubrió inicialmente tres pequeñas lunas interiores: Metone y Palene , entre Mimas y Encelado, y la segunda luna troyana de Dione, Polydeuces . También observó tres lunas sospechosas pero no confirmadas en el Anillo F. [23] En noviembre de 2004, los científicos de Cassini anunciaron que la estructura de los anillos de Saturno indica la presencia de varias lunas más orbitando dentro de los anillos, aunque sólo una, Dafnis , había sido confirmada visualmente en ese momento. [24] En 2007 se anunció Anthe . [25] En 2008 se informó que las observaciones de Cassini de un agotamiento de electrones energéticos en la magnetosfera de Saturno cerca de Rea podrían ser la firma de un sistema de anillos tenues alrededor de la segunda luna más grande de Saturno. [26] En marzo de 2009 , se anunció Aegaeon , una luna pequeña dentro del Anillo G. [27] En julio del mismo año, se observó S/2009 S 1 , la primera luna dentro del Anillo B. [28] En abril de 2014, se informó del posible comienzo de una luna nueva , dentro del Anillo A. [29] ( imagen relacionada )
El estudio de las lunas de Saturno también se ha visto favorecido por los avances en la instrumentación de los telescopios, principalmente la introducción de dispositivos digitales de carga acoplada que reemplazaron a las placas fotográficas. Durante el siglo XX, Phoebe estuvo sola entre las lunas conocidas de Saturno con su órbita altamente irregular. Luego, en 2000, se descubrieron tres docenas de lunas irregulares adicionales utilizando telescopios terrestres. [30] Un estudio que comenzó a finales de 2000 y se llevó a cabo utilizando tres telescopios de tamaño mediano encontró trece lunas nuevas orbitando Saturno a gran distancia, en órbitas excéntricas, que están muy inclinadas tanto hacia el ecuador de Saturno como hacia la eclíptica . [31] Probablemente sean fragmentos de cuerpos más grandes capturados por la atracción gravitacional de Saturno. [30] [31] En 2005, los astrónomos que utilizaron el Observatorio Mauna Kea anunciaron el descubrimiento de doce lunas exteriores pequeñas más, [32] [33] en 2006, los astrónomos que utilizaron el telescopio Subaru de 8,2 m informaron el descubrimiento de nueve lunas irregulares más, [34] en abril de 2007 se anunció Tarqeq (S/2007 S 1) y en mayo del mismo año se informó S/2007 S 2 y S/2007 S 3 . [35] En 2019, se informaron veinte nuevos satélites irregulares de Saturno, lo que resultó en que Saturno superara a Júpiter como el planeta con más lunas conocidas por primera vez desde 2000. [13] [3]
En 2019, los investigadores Edward Ashton, Brett Gladman y Matthew Beaudoin realizaron un estudio de la esfera Hill de Saturno utilizando el Telescopio Canadá-Francia-Hawái de 3,6 metros y descubrieron alrededor de 80 nuevas lunas irregulares de Saturno. [5] [36] Las observaciones de seguimiento de estas lunas nuevas se llevaron a cabo durante 2019-2021, lo que finalmente llevó al anuncio de S/2019 S 1 en noviembre de 2021 y al anuncio de 62 lunas adicionales del 3 al 16 de mayo de 2023. [37 ] [2] Estos descubrimientos elevaron el número total de lunas confirmadas de Saturno a 145, convirtiéndolo en el primer planeta conocido que tiene más de 100 lunas. [37] [38] [39] El 23 de mayo de 2023 se anunció otra luna más, S/2006 S 20 , lo que eleva el número total de lunas de Saturno a 146. [2] Todas estas lunas nuevas son pequeñas y débiles, con diámetros superiores a 3 km (2 millas) y magnitudes aparentes de 25 a 27. [5] Los investigadores descubrieron que la población de lunas irregulares de Saturno es más abundante en tamaños más pequeños, lo que sugiere que probablemente sean fragmentos de una colisión que ocurrió hace unos cientos de millones de años. Los investigadores extrapolaron que la verdadera población de lunas irregulares de Saturno de más de 2,8 km (1,7 millas) de diámetro asciende a150 ± 30 , que es aproximadamente tres veces más lunas irregulares jovianas hasta el mismo tamaño. Si esta distribución de tamaño se aplica a diámetros aún más pequeños, Saturno tendría intrínsecamente lunas más irregulares que Júpiter. [5]
Descubrimiento de las lunas de los planetas exteriores.
Los nombres modernos de las lunas de Saturno fueron sugeridos por John Herschel en 1847. [16] Propuso nombrarlas en honor a figuras mitológicas asociadas con el dios romano de la agricultura y la cosecha, Saturno (equivalente al griego Cronos ). [16] En particular, los siete satélites entonces conocidos llevaban nombres de titanes , titanes y gigantes , hermanos y hermanas de Cronos. [19] La idea era similar al esquema de nombres mitológicos de Simon Marius para las lunas de Júpiter. [40]
Mientras Saturno devoraba a sus hijos, su familia no podía reunirse a su alrededor, de modo que la elección recaía entre sus hermanos y hermanas, los Titanes y las Titanes. El nombre Jápeto parecía indicado por la oscuridad y lejanía del satélite exterior, Titán por el tamaño superior del Huygheniano, mientras que las tres denominaciones femeninas [Rea, Dione y Tetis] clasifican juntos a los tres satélites intermedios de Cassiniano. Los diminutos interiores parecían apropiadamente caracterizados por un retorno a denominaciones masculinas [Encélado y Mimas] elegidas de una prole más joven e inferior (aunque todavía sobrehumana). ["Resultados de las observaciones astronómicas realizadas... en el Cabo de Buena Esperanza", pág. 415]
En 1848, Lassell propuso que el octavo satélite de Saturno se llamara Hyperion en honor a otro Titán. [18] [40] Cuando en el siglo XX se agotaron los nombres de Titanes, las lunas recibieron nombres de distintos personajes de la mitología grecorromana o de gigantes de otras mitologías. [41] Todas las lunas irregulares (excepto Febe, descubierta aproximadamente un siglo antes que las demás) llevan el nombre de dioses inuit y galos y de gigantes de hielo nórdicos . [42]
El sistema de satélites de Saturno está muy desequilibrado: una luna, Titán, comprende más del 96% de la masa en órbita alrededor del planeta. Las otras seis lunas planemo ( elipsoidales ) constituyen aproximadamente el 4% de la masa, y las lunas pequeñas restantes, junto con los anillos, representan sólo el 0,04%. [b]
Las masas relativas de las lunas de Saturno. Los valores son ×10 21 kg. Con Titán en la comparación (izquierda), Mimas y Encelado son invisibles a esta escala. Incluso excluyendo a Titán (derecha), Phoebe e Hyperion, las lunas más pequeñas y los anillos son invisibles.
Grupos orbitales
Aunque los límites pueden ser algo vagos, las lunas de Saturno se pueden dividir en diez grupos según sus características orbitales. Muchos de ellos, como Pan y Dafnis , orbitan dentro del sistema de anillos de Saturno y tienen períodos orbitales sólo ligeramente más largos que el período de rotación del planeta. [46] Las lunas más internas y la mayoría de los satélites regulares tienen inclinaciones orbitales medias que van desde menos de un grado hasta aproximadamente 1,5 grados (excepto Japeto , que tiene una inclinación de 7,57 grados) y pequeñas excentricidades orbitales . [3] Por otro lado, los satélites irregulares de las regiones más exteriores del sistema lunar de Saturno, en particular el grupo nórdico , tienen radios orbitales de millones de kilómetros y períodos orbitales que duran varios años. Las lunas del grupo nórdico también orbitan en dirección opuesta a la rotación de Saturno. [42]
lunas interiores
Lunas de anillo
A finales de julio de 2009, una pequeña luna , S/2009 S 1 , fue descubierta en el Anillo B , a 480 km del borde exterior del anillo, por la sombra que proyectaba. [28] Se estima que tiene 300 m de diámetro. A diferencia de las lunas del Anillo A (ver más abajo), no induce una característica de "hélice", probablemente debido a la densidad del Anillo B. [47]
En 2006, se encontraron cuatro pequeñas lunas en imágenes del Anillo A de Cassini . [48] Antes de este descubrimiento, sólo se conocían dos lunas más grandes dentro de los huecos del Anillo A: Pan y Dafnis. Son lo suficientemente grandes como para despejar espacios continuos en el anillo. [48] Por el contrario, una luna pequeña sólo tiene la masa suficiente para limpiar dos pequeños espacios parciales (de unos 10 km de diámetro) en las inmediaciones de la luna pequeña, creando una estructura con forma de hélice de avión . [49] Las lunas en sí son pequeñas, con un diámetro de entre 40 y 500 metros, y demasiado pequeñas para ser vistas directamente. [4]
Posible comienzo de una nueva luna de Saturno fotografiada el 15 de abril de 2014
En 2007, el descubrimiento de 150 lunas más reveló que (con la excepción de dos que se han visto fuera de la brecha de Encke ) están confinadas en tres bandas estrechas en el Anillo A, entre 126.750 y 132.000 km del centro de Saturno. Cada banda tiene unos mil kilómetros de ancho, menos del 1% del ancho de los anillos de Saturno. [4] Esta región está relativamente libre de las perturbaciones causadas por resonancias con satélites más grandes, [4] aunque otras áreas del Anillo A sin perturbaciones aparentemente están libres de lunas. Las lunas probablemente se formaron a partir de la desintegración de un satélite más grande. [49] Se estima que el Anillo A contiene entre 7.000 y 8.000 hélices de más de 0,8 km de tamaño y millones de más de 0,25 km. [4] En abril de 2014, los científicos de la NASA informaron sobre la posible consolidación de una luna nueva dentro del Anillo A, lo que implica que las lunas actuales de Saturno pueden haberse formado en un proceso similar en el pasado, cuando el sistema de anillos de Saturno era mucho más masivo. [29]
Lunas similares pueden residir en el Anillo F. [4] Allí, los "chorros" de material pueden deberse a colisiones, iniciadas por perturbaciones de la cercana pequeña luna Prometeo, de estas lunas con el núcleo del Anillo F. Una de las lunas más grandes del Anillo F puede ser el objeto aún no confirmado S/2004 S 6 . El Anillo F también contiene "abanicos" transitorios que se cree que son el resultado de lunas aún más pequeñas, de aproximadamente 1 km de diámetro, que orbitan cerca del núcleo del Anillo F. [50]
Una luna descubierta recientemente, Aegaeon , reside dentro del arco brillante del Anillo G y está atrapada en la resonancia de movimiento medio 7:6 con Mimas. [27] Esto significa que hace exactamente siete revoluciones alrededor de Saturno, mientras que Mimas hace exactamente seis. La Luna es la más grande entre la población de cuerpos que son fuentes de polvo en este anillo. [51]
Pastores de anillos
La luna pastora Dafnis en la brecha de KeelerDe arriba a abajo, Atlas, Dafnis y Pan (color mejorado). Tienen distintas crestas ecuatoriales que parecen haberse formado a partir de material acumulado en los anillos de Saturno.
Los satélites pastores son pequeñas lunas que orbitan dentro o justo más allá del sistema de anillos de un planeta . Tienen el efecto de esculpir los anillos: dándoles bordes afilados y creando espacios entre ellos. Las lunas pastoras de Saturno son Pan ( brecha de Encke ), Dafnis ( brecha de Keeler ), Prometeo (anillo F), Jano (anillo A) y Epimeteo (anillo A). [23] [27] Estas lunas probablemente se formaron como resultado de la acreción del material friable del anillo en núcleos más densos preexistentes. Los núcleos con tamaños de un tercio a la mitad de las lunas actuales pueden ser en sí mismos fragmentos de colisión formados cuando un satélite parental de los anillos se desintegró. [46]
Jano y Epimeteo son lunas coorbitales . [21] Son de tamaño similar, siendo Jano algo más grande que Epimeteo. [46] Tienen órbitas con menos de 100 kilómetros de diferencia en el semieje mayor, lo suficientemente cerca como para colisionar si intentaran pasarse entre sí. En lugar de colisionar, su interacción gravitacional hace que intercambien órbitas cada cuatro años. [52]
Otras lunas interiores
Otras lunas interiores que no son ni pastores de anillos ni lunas de anillos incluyen Atlas y Pandora .
Las grandes lunas más internas de Saturno orbitan dentro de su tenue Anillo E , junto con tres lunas más pequeñas del grupo Alkyonides.
Mimas es la más pequeña y menos masiva de las lunas redondas interiores, [44] aunque su masa es suficiente para alterar la órbita de Metone . [52] Tiene una forma notablemente ovoide, ya que se ha hecho más corto en los polos y más largo en el ecuador (unos 20 km) por los efectos de la gravedad de Saturno. [53] Mimas tiene un gran cráter de impacto de un tercio de su diámetro, Herschel , situado en su hemisferio principal . [54] Mimas no tiene actividad geológica pasada o presente conocida y su superficie está dominada por cráteres de impacto, aunque tiene un océano de agua. 20-30 km bajo la superficie. [55] Las únicas características tectónicas conocidas son algunas depresiones arqueadas y lineales , que probablemente se formaron cuando Mimas fue destrozada por el impacto de Herschel. [54]
Encelado es una de las lunas más pequeñas de Saturno que tiene forma esférica (solo Mimas es más pequeña [53] ), pero es la única luna pequeña de Saturno que actualmente está endógenamente activa y el cuerpo más pequeño conocido en el Sistema Solar que está geológicamente activo hoy. . [56] Su superficie es morfológicamente diversa; Incluye terreno antiguo lleno de cráteres, así como áreas suaves más jóvenes con pocos cráteres de impacto. Muchas llanuras de Encelado están fracturadas y atravesadas por sistemas de lineamientos . [56] Cassini descubrió que el área alrededor de su polo sur era inusualmente cálida y estaba cortada por un sistema de fracturas de unos 130 km de largo llamadas "rayas de tigre", algunas de las cuales emiten chorros de vapor de agua y polvo . [56] Estos chorros forman una gran columna de humo en su polo sur, que repone el anillo E de Saturno [56] y sirve como la principal fuente de iones en la magnetosfera de Saturno . [57] El gas y el polvo se liberan a una velocidad de más de 100 kg/s. Encelado puede tener agua líquida debajo de la superficie del polo sur. [56] Se cree que la fuente de energía para este criovulcanismo es una resonancia de movimiento medio 2:1 con Dione. [56] El hielo puro de la superficie convierte a Encelado en uno de los objetos más brillantes conocidos del Sistema Solar: su albedo geométrico es más del 140%. [56]
Tetis es la tercera luna interior más grande de Saturno. [44] Sus características más destacadas son un gran cráter de impacto (400 km de diámetro) llamado Odiseo en su hemisferio principal y un vasto sistema de cañones llamado Ithaca Chasma que se extiende al menos 270° alrededor de Tetis. [54] Ítaca Chasma es concéntrica con Odiseo, y estas dos características pueden estar relacionadas. Tetis parece no tener actividad geológica actual. Un terreno montañoso lleno de cráteres ocupa la mayor parte de su superficie, mientras que una región de llanuras más pequeña y suave se encuentra en el hemisferio opuesto al de Odiseo. [54] Las llanuras contienen menos cráteres y aparentemente son más jóvenes. Un límite pronunciado los separa del terreno lleno de cráteres. También hay un sistema de canales extensionales que se alejan de Odiseo. [54] La densidad de Tetis (0,985 g/cm 3 ) es menor que la del agua, lo que indica que está hecha principalmente de hielo de agua con sólo una pequeña fracción de roca . [43]
Dione es la segunda luna interior más grande de Saturno. Tiene una densidad mayor que la geológicamente muerta Rea, la luna interior más grande, pero menor que la de la activa Encelado. [53] Si bien la mayor parte de la superficie de Dione es terreno antiguo lleno de cráteres, esta luna también está cubierta por una extensa red de depresiones y lineamientos, lo que indica que en el pasado tuvo actividad tectónica global . [58] Los valles y lineamientos son especialmente prominentes en el hemisferio posterior, donde varios conjuntos de fracturas que se cruzan forman lo que se llama "terreno tenue". [58] Las llanuras llenas de cráteres tienen algunos cráteres de impacto grandes que alcanzan los 250 km de diámetro. [54] También hay llanuras lisas con un bajo número de cráteres de impacto en una pequeña fracción de su superficie. [59] Probablemente fueron resurgidos tectónicamente relativamente más tarde en la historia geológica de Dione. En dos lugares dentro de llanuras suaves se han identificado extrañas formas de relieve (depresiones) que se asemejan a cráteres de impacto oblongos, los cuales se encuentran en el centro de redes radiantes de grietas y depresiones; [59] estas características pueden ser de origen criovolcánico. Es posible que Dione esté geológicamente activa incluso ahora, aunque en una escala mucho menor que el criovulcanismo de Encelado. Esto se desprende de las mediciones magnéticas de Cassini que muestran que Dione es una fuente neta de plasma en la magnetosfera de Saturno, al igual que Encelado. [59]
Alquinuros
Tres pequeñas lunas orbitan entre Mimas y Encelado: Metona , Ante y Palene . Nombradas en honor a los Alkyonides de la mitología griega, son algunas de las lunas más pequeñas del sistema de Saturno. Anthe y Methone tienen arcos anulares muy débiles a lo largo de sus órbitas, mientras que Pallene tiene un anillo completo débil. [60] De estas tres lunas, sólo Metone ha sido fotografiada de cerca, mostrándola con forma de huevo y con muy pocos o ningún cráter. [61]
troyano
Las lunas troyanas son una característica única que sólo se conoce en el sistema de Saturno. Un cuerpo troyano orbita en el punto de Lagrange L 4 inicial o L 5 posterior de un objeto mucho más grande, como una luna o un planeta grande. Tetis tiene dos lunas troyanas, Telesto (a la cabeza) y Calypso (a la cola), y Dione también tiene dos, Helene (a la cabeza) y Polideuces (a la cola). [23] Helene es, con diferencia, la luna troyana más grande, [53] mientras que Polideuces es la más pequeña y tiene la órbita más caótica . [52] Estas lunas están recubiertas de material polvoriento que ha alisado sus superficies. [62]
exterior grande
Las grandes lunas exteriores de Saturno
Todas estas lunas orbitan más allá del Anillo E. Ellos son:
Rea es la segunda luna más grande de Saturno. Es incluso un poco más grande que Oberón , la segunda luna más grande de Urano . [53] En 2005, Cassini detectó un agotamiento de electrones en la estela de plasma de Rea, que se forma cuando el plasma co-rotativo de la magnetosfera de Saturno es absorbido por la luna. [26] Se planteó la hipótesis de que el agotamiento fue causado por la presencia de partículas del tamaño de polvo concentradas en unos pocos anillos ecuatoriales débiles . [26] Tal sistema de anillos convertiría a Rea en la única luna del Sistema Solar que se sabe que tiene anillos. [26] Las observaciones posteriores del supuesto plano del anillo desde varios ángulos realizadas por la cámara de ángulo estrecho de Cassini no arrojaron evidencia del material esperado del anillo, dejando sin resolver el origen de las observaciones del plasma. [63] Por lo demás, Rhea tiene una superficie típica llena de cráteres, [54] con la excepción de algunas grandes fracturas tipo Dione (terreno tenue) en el hemisferio posterior [64] y una "línea" muy tenue de material en el ecuador. que puede haber sido depositado por material desorbitado de anillos actuales o anteriores. [65] Rea también tiene dos cuencas de impacto muy grandes en su hemisferio anti-Saturniano, que tienen alrededor de 400 y 500 km de diámetro. [64] El primero, Tirawa , es aproximadamente comparable a la cuenca de Odiseo en Tetis. [54] También hay un cráter de impacto de 48 km de diámetro llamado Inktomi [66] [c] a 112°O que es prominente debido a un sistema extendido de rayos brillantes , [67] que puede ser uno de los cráteres más jóvenes del planeta. Lunas interiores de Saturno. [64] No se ha descubierto ninguna evidencia de actividad endógena en la superficie de Rea. [64]
Titán , con 5.149 km de diámetro, es la segunda luna más grande del Sistema Solar y la más grande de Saturno. [68] [44] De todas las lunas grandes, Titán es la única con una atmósfera densa (presión superficial de 1,5 atm ) y fría, compuesta principalmente de nitrógeno con una pequeña fracción de metano . [69] La atmósfera densa produce frecuentemente nubes convectivas blancas brillantes , especialmente sobre la región del polo sur. [69] El 6 de junio de 2013, científicos del IAA-CSIC informaron de la detección de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la atmósfera superior de Titán. [70] El 23 de junio de 2014, la NASA afirmó tener pruebas sólidas de que el nitrógeno en la atmósfera de Titán provenía de materiales en la nube de Oort , asociados con cometas , y no de los materiales que formaron Saturno en épocas anteriores. [71] La superficie de Titán, que es difícil de observar debido a la persistente neblina atmosférica , muestra sólo unos pocos cráteres de impacto y probablemente sea muy joven. [69] Contiene un patrón de regiones claras y oscuras, canales de flujo y posiblemente criovolcanes. [69] [72] Algunas regiones oscuras están cubiertas por campos de dunas longitudinales formados por vientos de marea, donde la arena está hecha de agua congelada o hidrocarburos. [73] Titán es el único cuerpo en el Sistema Solar junto a la Tierra con cuerpos de líquido en su superficie, en forma de lagos de metano-etano en las regiones polares norte y sur de Titán. [74] El lago más grande, Kraken Mare , es más grande que el Mar Caspio . [75] Al igual que Europa y Ganímedes, se cree que Titán tiene un océano subterráneo hecho de agua mezclada con amoníaco , que puede hacer erupción en la superficie de la luna y provocar criovulcanismo. [72] El 2 de julio de 2014, la NASA informó que el océano dentro de Titán puede ser "tan salado como el Mar Muerto de la Tierra ". [76] [77]
Hyperion es el vecino más cercano de Titán en el sistema de Saturno. Las dos lunas están encerradas en una resonancia de movimiento medio de 4:3 entre sí, lo que significa que mientras Titán hace cuatro revoluciones alrededor de Saturno, Hiperión hace exactamente tres. [44] Con un diámetro medio de unos 270 km, Hyperion es más pequeño y ligero que Mimas. [78] Tiene una forma extremadamente irregular y una superficie helada de color canela muy extraña que se asemeja a una esponja, aunque su interior también puede ser parcialmente poroso. [78] La densidad promedio de aproximadamente 0,55 g/cm 3 [78] indica que la porosidad excede el 40% incluso suponiendo que tenga una composición puramente helada. La superficie de Hyperion está cubierta de numerosos cráteres de impacto; son especialmente abundantes aquellos con diámetros de 2 a 10 km. [78] Es la única luna, además de las pequeñas lunas de Plutón, que se sabe que tiene una rotación caótica, lo que significa que Hiperión no tiene polos ni ecuador bien definidos. Mientras que en escalas de tiempo cortas el satélite gira aproximadamente alrededor de su eje mayor a un ritmo de 72 a 75° por día, en escalas de tiempo más largas su eje de rotación (vector de giro) deambula caóticamente por el cielo. [78] Esto hace que el comportamiento rotacional de Hyperion sea esencialmente impredecible. [79]
Jápeto es la tercera luna más grande de Saturno. [53] Orbita el planeta a 3,5 millones de kilómetros, es, con diferencia, la más distante de las grandes lunas de Saturno y también tiene la mayor inclinación orbital , de 15,47°. [45] Jápeto es conocido desde hace mucho tiempo por su inusual superficie de dos tonos; su hemisferio delantero es completamente negro y su hemisferio trasero es casi tan brillante como la nieve fresca. [80] Las imágenes de Cassini mostraron que el material oscuro está confinado a una gran área casi ecuatorial en el hemisferio principal llamada Cassini Regio , que se extiende aproximadamente desde 40°N a 40°S. [80] Las regiones polares de Jápeto son tan brillantes como su hemisferio posterior. Cassini también descubrió una cresta ecuatorial de 20 km de altura, que se extiende por casi todo el ecuador de la Luna. [80] Por lo demás, tanto las superficies oscuras como las brillantes de Jápeto son viejas y están llenas de cráteres. Las imágenes revelaron al menos cuatro grandes cuencas de impacto con diámetros de 380 a 550 km y numerosos cráteres de impacto más pequeños. [80] No se ha descubierto ninguna evidencia de actividad endógena. [80] Es posible que se haya encontrado una pista sobre el origen del material oscuro que cubre parte de la superficie marcadamente dicromática de Jápeto en 2009, cuando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA descubrió un disco vasto y casi invisible alrededor de Saturno, justo dentro de la órbita de la luna Phoebe. El anillo de Phoebe . [81] Los científicos creen que el disco se origina a partir de partículas de polvo y hielo levantadas por los impactos en Phoebe. Debido a que las partículas del disco, como la propia Febe, orbitan en dirección opuesta a Jápeto, éste choca con ellas mientras se desplazan en dirección a Saturno, oscureciendo ligeramente su hemisferio principal. [81] Una vez que se estableció una diferencia en el albedo y, por lo tanto, en la temperatura promedio, entre las diferentes regiones de Jápeto, se produjo un proceso térmico desbocado de sublimación del hielo de agua desde regiones más cálidas y deposición de vapor de agua en regiones más frías. La apariencia actual de dos tonos de Jápeto resulta del contraste entre las áreas brillantes, principalmente cubiertas de hielo, y las regiones de retraso oscuro, el residuo que queda después de la pérdida de hielo en la superficie. [82] [83]
Irregular
Diagrama que ilustra las órbitas de los satélites irregulares de Saturno (con Titán y Jápeto incluidos para comparación). La inclinación y el semieje mayor se representan en los ejes Y y X, respectivamente. Los satélites con inclinaciones inferiores a 90° son progrados , los superiores a 90° son retrógrados . El eje X está etiquetado en términos del radio de la colina de Saturno . Se identifican los grupos progrados inuit y galo y el grupo retrógrado nórdico.Órbitas y posiciones de las 122 lunas irregulares de Saturno al 25 de febrero de 2023. Las órbitas progradas están coloreadas en azul, mientras que las órbitas retrógradas están coloreadas en rojo. Las lunas regulares más externas de Saturno, Titán, Hiperión y Jápeto, también se muestran con órbitas turquesas.
Las lunas irregulares son pequeños satélites con órbitas de gran radio, inclinadas y frecuentemente retrógradas , que se cree que fueron adquiridas por el planeta padre mediante un proceso de captura. A menudo ocurren como familias o grupos colisionantes. [30] El tamaño exacto y el albedo de las lunas irregulares no se conocen con certeza porque las lunas son muy pequeñas para ser resueltas por un telescopio, aunque generalmente se supone que este último es bastante bajo: alrededor del 6% (albedo de Phoebe ) o menos. [31] Los irregulares generalmente tienen espectros visibles e infrarrojos cercanos sin rasgos distintivos dominados por bandas de absorción de agua. [30] Son de color neutro o moderadamente rojo, similar a los asteroides de tipo C , tipo P o tipo D , [42] aunque son mucho menos rojos que los objetos del cinturón de Kuiper . [30] [d]
inuit
El grupo inuit incluye doce lunas exteriores prógradas que son lo suficientemente similares en sus distancias al planeta (190 a 300 radios de Saturno), sus inclinaciones orbitales (45 a 50 °) y sus colores como para considerarlos un grupo. [31] [42] El grupo inuit se divide a su vez en tres subgrupos distintos en diferentes ejes semi-principales, y reciben el nombre de sus respectivos miembros más grandes. Ordenados por semieje mayor creciente, estos subgrupos son el grupo Kiviuq , el grupo Paaliaq y el grupo Siarnaq . [1] El grupo Kiviuq incluye cinco miembros: Kiviuq, Ijiraq , S/2005 S 4, S/2019 S 1 y S/2020 S 1 . El grupo Siarnaq incluye seis miembros: Siarnaq, Tarqeq , S/2004 S 31 , S/2019 S 14 , S/2020 S 3 y S/2020 S 5 . [84] A diferencia de los subgrupos Kiviuq y Siarnaq, el subgrupo Paaliaq no contiene ningún otro miembro conocido además del propio Paaliaq. [1] De todo el grupo inuit, Siarnaq es el miembro más grande con un tamaño estimado de unos 40 km. [85]
gálico
El grupo galo incluye siete lunas exteriores prógradas que son lo suficientemente similares en su distancia al planeta (200 a 300 radios de Saturno), su inclinación orbital (35 a 40 °) y su color como para poder considerarlos un grupo. [31] [42] Son Albiorix , Bebhionn , Erriapus , Tarvos , [42] Saturno LX , [86] S/2007 S 8 y S/2020 S 4. [84] La mayor de estas lunas es Albiorix con una Tamaño estimado de unos 32 km. [85]
Phoebe , enCon 213 ± 1,4 km de diámetro, es, con diferencia, el mayor de los satélites irregulares de Saturno. [30] Tiene una órbita retrógrada y gira sobre su eje cada 9,3 horas. [87] Phoebe fue la primera luna de Saturno estudiada en detalle por Cassini , en junio de 2004 ; Durante este encuentro, Cassini pudo mapear casi el 90% de la superficie de la luna. Phoebe tiene una forma casi esférica y una densidad relativamente alta de aproximadamente 1,6 g/cm 3 . [30] Las imágenes de Cassini revelaron una superficie oscura marcada por numerosos impactos: hay alrededor de 130 cráteres con diámetros superiores a 10 km. Tales impactos pueden haber expulsado fragmentos de Phoebe a la órbita alrededor de Saturno; dos de ellos pueden ser S/2006 S 20 y S/2006 S 9 , cuyas órbitas son similares a las de Phoebe. [1] [88] [89] La medición espectroscópica mostró que la superficie está hecha de hielo de agua, dióxido de carbono , filosilicatos , sustancias orgánicas y posiblemente minerales que contienen hierro. [30] Se cree que Phoebe es un centauro capturado que se originó en el cinturón de Kuiper . [30] También sirve como fuente de material para el anillo más grande conocido de Saturno, que oscurece el hemisferio principal de Jápeto (ver arriba). [81]
Satélites de grado atípico
Tres lunas prógradas de Saturno no pertenecen definitivamente ni al grupo inuit ni al galo. [1] S/2004 S 24 y S/2006 S 12 tienen inclinaciones orbitales similares a las del grupo galo, pero tienen órbitas mucho más distantes con semiejes mayores de ~400 radios de Saturno y ~340 radios de Saturno, respectivamente. [84] [13] [1] Se discute si S/2019 S 6 está en el grupo galo o en el grupo inuit. [mi]
Lista
Diagrama orbital de la inclinación orbital y las distancias orbitales de los anillos y el sistema lunar de Saturno a varias escalas. Las lunas, grupos lunares y anillos notables están etiquetados individualmente. Abra la imagen para obtener la resolución completa.
No se ha confirmado que estas lunas del Anillo F enumeradas en la siguiente tabla (observadas por Cassini ) sean cuerpos sólidos. Aún no está claro si se trata de satélites reales o simplemente de grupos persistentes dentro del Anillo F. [23]
Espurio
Diferentes astrónomos afirmaron que dos lunas habían sido descubiertas, pero nunca más se las volvió a ver. Se decía que ambas lunas orbitaban entre Titán e Hiperión . [96]
Quirón , que supuestamente fue avistado por Hermann Goldschmidt en 1861, pero nunca observado por nadie más. [96]
Themis fue supuestamente descubierta en 1905 por el astrónomo William Pickering , pero nunca más se la volvió a ver. Sin embargo, estuvo incluido en numerosos almanaques y libros de astronomía hasta los años 1960. [96]
Hipotético
En 2022, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts propusieron la hipotética ex luna Chrysalis , utilizando datos de la misión Cassini-Huygens . Chrysalis habría orbitado entre Titán y Jápeto, pero su órbita se habría vuelto gradualmente más excéntrica hasta ser destrozada por Saturno. El 99% de su masa habría sido absorbida por Saturno, mientras que el 1% restante habría formado los anillos de Saturno. [97] [98]
Temporario
Al igual que Júpiter, los asteroides y cometas rara vez se acercan a Saturno y, con menor frecuencia, quedan capturados en la órbita del planeta. Se calcula que el cometa P/2020 F1 (Leonard) se ha acercado a978 000 ± 65 000 kilómetros (608 000 ± 40 000 millas) a Saturno el 8 de mayo de 1936, más cerca del planeta que la órbita de Titán, con una excentricidad orbital de sólo1,098 ± 0,007 . Es posible que el cometa haya estado orbitando Saturno antes de esto como un satélite temporal, pero la dificultad para modelar las fuerzas no gravitacionales hace que sea incierto si realmente era o no un satélite temporal. [99]
Es posible que otros cometas y asteroides hayan orbitado temporalmente alrededor de Saturno en algún momento, pero actualmente no se sabe que lo hayan hecho.
Formación
Se cree que el sistema saturniano de Titán, sus lunas de tamaño mediano y sus anillos se desarrollaron a partir de una configuración más cercana a las lunas galileanas de Júpiter, aunque los detalles no están claros. Se ha propuesto que una segunda luna del tamaño de Titán se rompió, produciendo los anillos y las lunas internas de tamaño mediano, [100] o que dos lunas grandes se fusionaron para formar Titán, y la colisión dispersó los restos helados que formaron la luna de tamaño mediano. lunas. [101] El 23 de junio de 2014, la NASA afirmó tener pruebas sólidas de que el nitrógeno en la atmósfera de Titán provenía de materiales en la nube de Oort , asociados con cometas , y no de los materiales que formaron Saturno en épocas anteriores. [71] Los estudios basados en la actividad geológica basada en mareas de Encelado y la falta de evidencia de resonancias pasadas extensas en las órbitas de Tetis, Dione y Rea sugieren que las lunas hasta Rea inclusive pueden tener sólo 100 millones de años. [102]
^ Se anunciaron 62 lunas del 3 al 16 de mayo de 2023: S/2020 S 1 , S/2006 S 9 , S/2007 S 5 , S/2004 S 40, S/2019 S 2 , S/2019 S 3, S/ 2020 S 2, S/2020 S 3 , S/2019 S 4, S/2004 S 41, S/2020 S 4, S/2020 S 5 , S/2007 S 6, S/2004 S 42, S/2006 S 10, S/2019 S 5, S/2004 S 43 , S/2004 S 44, S/2004 S 45, S/2006 S 11, S/2006 S 12 , S/2019 S 6 , S/2006 S 13, S/2019 S 7, S/2019 S 8, S/2019 S 9, S/2004 S 46 , S/2019 S 10, S/2004 S 47, S/2019 S 11 , S/2006 S 14 , S/ 2019 S 12, S/2020 S 6, S/2019 S 13 , S/2005 S 4, S/2007 S 7, S/2007 S 8, S/2020 S 7 , S/2019 S 14 , S/2019 S 15, S/2005 S 5 , S/2006 S 15, S/2006 S 16, S/2006 S 17, S/2004 S 48, S/2020 S 8, S/2004 S 49, S/2004 S 50, S/2006 S 18 , S/2019 S 16, S/2019 S 17, S/2019 S 18, S/2019 S 19 , S/2019 S 20, S/2006 S 19 , S/2004 S 51, S/ 2020 S 9 , S/2004 S 52, S/2007 S 9, S/2004 S 53, S/2020 S 10 y S/2019 S 21 que se publicaron en los MPEC 2023-J21 a 2023-K05. El 23 de mayo de 2023 se anunció una luna más, S/2006 S 20 , lo que eleva el recuento final a 146. [2] [1]
^ La masa de los anillos es aproximadamente la masa de Mimas, [11] mientras que la masa combinada de Jano, Hiperión y Febe, la más masiva de las lunas restantes, es aproximadamente un tercio de esa masa. La masa total de los anillos y las lunas pequeñas es de aproximadamente5,5 × 10 19 kg .
^ Inktomi alguna vez fue conocido como "The Splat". [67]
^ El color fotométrico puede utilizarse como indicador de la composición química de las superficies de los satélites.
^ ab Los elementos orbitales medios del JPL sugieren una inclinación similar a la del grupo galo; sin embargo, otras fuentes dicen que pertenece al grupo inuit.
^ La IAU otorga a una luna confirmada una designación permanente que consta de un nombre y un número romano . [41] Las ocho lunas que se conocían antes de 1850 están numeradas en orden de su distancia a Saturno; el resto están numerados en el orden en que recibieron sus designaciones permanentes. Muchas lunas pequeñas aún no han recibido una designación permanente.
^ Las magnitudes absolutas de los satélites regulares se calculan a partir de sus diámetros medios y albedos geométricos que figuran en la hoja informativa sobre satélites de Saturno de la NASA. [45] Las estimaciones de magnitud absoluta para algunas pequeñas lunas interiores no están disponibles porque no tienen albedos geométricos medidos. Las magnitudes absolutas de los satélites irregulares fueron tomadas del Servicio de Efemérides de Satélites Naturales del Minor Planet Center. [90] Los cálculos se realizaron con el Estimador de tamaño de asteroides de NASA/JPL. [91]
^ Los diámetros y dimensiones de las pequeñas lunas interiores, desde Pan hasta Helena, están tomados de Thomas et al., 2020, Tabla 1. [92] Diámetros y dimensiones de Mimas, Encelado, Tetis, Dione, Rea, Jápeto y Febe son de Thomas 2010, Tabla 1. [43] Los diámetros de Siarnaq y Albiorix son de Grav et al., 2015, Tabla 3. [85] Los tamaños aproximados de todos los demás satélites irregulares se calculan a partir de sus magnitudes absolutas con un albedo geométrico asumido. de 0,04, [91] que es el valor medio para esa población. [85]
^ Las masas de las grandes lunas redondas, incluidas Hyperion, Phoebe y Helene, se tomaron de Jacobson et al., 2022, Tabla 5. [93] Las masas de Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo y Janus se tomaron de Lainey et al. ., 2023, Tabla 1. [94] Las masas de Pan, Dafnis, Aegaeon, Metone y Pallene se tomaron de Thomas et al., 2020, Tabla 2. [92] Las masas de otros satélites regulares se calcularon multiplicando sus volúmenes por una densidad supuesta de 500 kg/m 3 (0,5 g/cm 3 ), mientras que las masas de los satélites irregulares se calcularon con una densidad supuesta de 1000 kg/m 3 (1,0 g/cm 3 ).
^ abcd Los elementos orbitales promediados en el tiempo de todos los satélites se tomaron de JPL Solar System Dynamics. [84]
^ Los períodos orbitales negativos indican una órbita retrógrada alrededor de Saturno (opuesta a la rotación del planeta). Es posible que los períodos orbitales de los satélites irregulares no se correlacionen directamente con sus semiejes mayores debido a perturbaciones.
↑ Las inclinaciones orbitales de los satélites regulares y Phoebe son con respecto al plano de Laplace . Las inclinaciones orbitales de los satélites irregulares son con respecto a la eclíptica. [84]
^ ab Puede ser parte del grupo galo porque tiene una inclinación similar; sin embargo, tiene un semieje mayor más distante. [1]
↑ S/2004 S 4 probablemente fue un grupo transitorio; no se ha recuperado desde el primer avistamiento. [23]
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enlaces externos
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