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Articulo de referencia

Lunas de Saturno

Imagen comentada de las numerosas lunas de Saturno captada por la sonda espacial Cassini . En la imagen se muestran Dione , Encélado , Epimeteo , Prometeo , Mimas , Rea , Jano ,...

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Imagen comentada de las numerosas lunas de Saturno captada por la sonda espacial Cassini . En la imagen se muestran Dione , Encélado , Epimeteo , Prometeo , Mimas , Rea , Jano , Tetis y Titán .

Las lunas de Saturno son numerosas y diversas, y van desde pequeñas lunas de solo unas 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 muchos miles de lunas incrustadas dentro de los densos anillos de Saturno , ni los cientos de posibles lunas distantes de tamaño kilométrico que se han observado en ocasiones únicas. [3] [4] [5] Siete lunas saturnianas son lo suficientemente grandes como para haber colapsado en una forma elipsoidal relajada, aunque solo una o dos de ellas, Titán y posiblemente Rea , están actualmente en equilibrio hidrostático . Tres lunas son particularmente notables. Titán es la segunda luna más grande del Sistema Solar (después de Ganimedes de Júpiter ), con una atmósfera similar a la de la Tierra rica en nitrógeno y un paisaje que presenta redes de ríos y lagos de hidrocarburos . [6] Encélado emite chorros de hielo desde su región polar sur y está cubierto por una capa profunda de nieve. [7] Jápeto tiene hemisferios blanco y negro 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 progradas no muy inclinadas respecto al plano ecuatorial de Saturno, [8] con la excepción de Jápeto que tiene una órbita prograda pero muy inclinada, [9] [10] una característica inusual para una luna regular. 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 lunas diminutas orbitan dentro de los anillos B y G de Saturno . La relativamente grande Hiperión está bloqueada en una resonancia orbital con Titán. Las lunas regulares restantes orbitan cerca de los bordes exteriores del denso Anillo A y el estrecho Anillo F , y entre las lunas principales Mimas y Encélado. Los satélites regulares reciben tradicionalmente el nombre de Titanes y Titánides u otras figuras asociadas con el mitológico Saturno .

Los 122 restantes, con diámetros medios que van de 2 a 213 km (1 a 132 mi), orbitan mucho más lejos de Saturno. Son satélites irregulares , que tienen altas inclinaciones orbitales y excentricidades mezcladas entre progradas y retrógradas . Estas lunas son probablemente planetas menores capturados , o fragmentos de la ruptura por colisión de tales cuerpos después de que fueron capturados, creando familias de colisión . Se espera que Saturno tenga alrededor de 150 satélites irregulares mayores de 2,8 km (1,7 mi) de diámetro, más muchos cientos más que son incluso más pequeños. Los satélites irregulares se clasifican por sus características orbitales en los grupos inuit y galo progrados y el gran grupo nórdico retrógrado , y sus nombres se eligen de las mitologías correspondientes (con el grupo galo correspondiente a la mitología celta ). La única excepción es Febe , la luna irregular de Saturno más grande, descubierta a fines del siglo XIX; es parte del grupo nórdico pero recibe su 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 uno en su propia órbita alrededor de Saturno. [11] Por lo tanto, no se puede dar un número absoluto de lunas saturninas, porque no hay consenso sobre un límite entre los innumerables objetos pequeños sin nombre que forman el sistema de anillos de Saturno y los objetos más grandes que han sido nombrados como lunas. Se han detectado más de 150 pequeñas lunas incrustadas en los anillos por la perturbación que crean en el material del anillo circundante, aunque se cree que esto es solo una pequeña muestra de la población total de tales objetos. [4]

En mayo de 2023 [update], hay 83 lunas designadas que aún no tienen nombre; todas menos una (la luna de anillo B designada S/2009 S 1 ) son irregulares. (Hay muchas otras lunas de anillo no designadas). Si se les da nombre, la mayoría de las irregulares recibirán nombres de la mitología gala , nórdica e inuit basados ​​en el grupo orbital del que son miembros. [12] [13]

Descubrimiento

Un gran círculo brillante en el centro está rodeado de círculos pequeños.
Saturno ( sobreexpuesto ) y las lunas Jápeto, Titán, Dione, Hiperión y Rea vistos a través de un telescopio de 12,5 pulgadas

Observaciones tempranas

Antes de la llegada de la fotografía telescópica , ocho lunas de Saturno fueron descubiertas mediante observación directa utilizando telescopios ópticos . La luna más grande de Saturno, Titán , fue descubierta en 1655 por Christiaan Huygens utilizando una lente objetivo de 57 milímetros (2,2 pulgadas) [14] en un telescopio refractor de su propio diseño. [15] Tetis , Dione , Rea y Jápeto (la " Sidera Lodoicea ") fueron descubiertas entre 1671 y 1684 por Giovanni Domenico Cassini . [16] Mimas y Encélado fueron descubiertos en 1789 por William Herschel . [16] Hiperión fue descubierto en 1848 por WC Bond , GP Bond [17] y William Lassell . [18]

El uso de placas fotográficas de larga exposición hizo posible el descubrimiento de lunas adicionales. La primera en ser descubierta de esta manera, Febe , 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] Más tarde fue llamado Jano . Unos años más tarde se comprendió que todas las observaciones de 1966 solo podían explicarse si otro satélite hubiera estado presente y tuviera una órbita similar a la de Jano. [20] Este objeto ahora se conoce como Epimeteo , la undécima luna de Saturno. Comparte la misma órbita con Jano, el único ejemplo conocido de coorbitales en el Sistema Solar. [21] En 1980, se descubrieron tres lunas saturnianas adicionales desde la Tierra y luego fueron confirmadas por las sondas Voyager . Son lunas troyanas de Dione ( Helena ) y Tetis ( Telesto y Calipso ). [21]

Observaciones realizadas mediante naves espaciales

Cinco lunas en una imagen de Cassini: Rea dividida en dos en el primer plano a la derecha, Mimas detrás de ella, el brillante Encélado por 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 sonda espacial Voyager a Saturno en 1980-1981 dio como resultado el descubrimiento de tres lunas adicionales ( Atlas , Prometeo y Pandora ), lo que elevó el total a 17. [21] Además, se confirmó que Epimeteo era distinto de Jano. En 1990, se descubrió Pan 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 Encélado, y la segunda luna troyana de Dione, Polideuces . 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 solo una, Dafnis , había sido confirmada visualmente en ese momento. [24] En 2007 se anunció Anthe . [25] En 2008 se informó de 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 tenue sistema de anillos alrededor de la segunda luna más grande de Saturno. [26] En marzo de 2009 , se anunció Aegaeon , una pequeña luna 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 nueva luna , dentro del Anillo A. [29] ( imagen relacionada )

Lunas exteriores

Cuádruple tránsito Saturno-Luna captado por el telescopio espacial Hubble

El estudio de las lunas de Saturno también se ha visto facilitado por los avances en la instrumentación de los telescopios, principalmente la introducción de dispositivos digitales acoplados a carga que reemplazaron a las placas fotográficas. Durante el siglo XX, Febe se destacó 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 fines de 2000 y se llevó a cabo utilizando tres telescopios de tamaño mediano encontró trece nuevas lunas orbitando Saturno a una 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 gravitatoria de Saturno. [30] [31] En 2005, los astrónomos que utilizaban el Observatorio Mauna Kea anunciaron el descubrimiento de doce lunas exteriores más pequeñas, [32] [33] en 2006, los astrónomos que utilizaban el telescopio Subaru de 8,2 m informaron del 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 informaron 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 nuevas lunas 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 entre el 3 y el 16 de mayo de 2023. [37] [2] Estos descubrimientos elevaron el número total de lunas confirmadas de Saturno a 145, lo que lo convirtió en el primer planeta conocido con más de 100 lunas. [37] [38] [39] Otra luna, S/2006 S 20 , fue anunciada el 23 de mayo de 2023, elevando el total de lunas de Saturno a 146. [2] Todas estas nuevas lunas son pequeñas y tenues, con diámetros de más de 3 km (2 mi) y magnitudes aparentes de 25-27. [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 mi) de diámetro asciende a150 ± 30 , lo que equivale aproximadamente a tres veces la cantidad de lunas irregulares jovianas en un tamaño similar. Si esta distribución de tamaño se aplica a diámetros aún más pequeños, Saturno tendría, por lo tanto, intrínsecamente más lunas irregulares que Júpiter. [5]

Descubrimiento de lunas en planetas exteriores

  Lunas de Júpiter
  Lunas de Saturno
  Lunas de Urano
  Lunas de Neptuno

Nombramiento

Los nombres modernos para las lunas saturninas 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 (equiparado al griego Cronos ). [16] En particular, los siete satélites entonces conocidos fueron nombrados en honor a Titanes , Titánides 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]

Saturno devoraba a sus hijos y no podía reunir a su familia en torno a él, de modo que la elección recaía entre sus hermanos y hermanas, los Titanes y las Titánides. El nombre de Jápeto parecía indicado por la oscuridad y lejanía del satélite exterior, Titán por el tamaño superior del satélite huygheniano, mientras que las tres denominaciones femeninas [ Rea , Dione y Tetis ] agrupan a los tres satélites casinianos intermedios. Los diminutos satélites interiores parecían apropiadamente caracterizados por un retorno a las denominaciones masculinas [ Encélado y Mimas ] elegidas de entre 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 Hiperión en honor a otro Titán. [18] [40] Cuando en el siglo XX se agotaron los nombres de Titanes, las lunas fueron nombradas en honor a diferentes personajes de la mitología grecorromana o gigantes de otras mitologías. [41] Todas las lunas irregulares (excepto Febe, descubierta aproximadamente un siglo antes que las demás) reciben nombres de dioses inuit y galos , y de gigantes de hielo nórdicos . [42]

Algunos asteroides comparten los mismos nombres que las lunas de Saturno: 55 Pandora , 106 Dione , 577 Rhea , 1809 Prometheus , 1810 Epimetheus y 4450 Pan . Además, tres asteroides más compartirían los nombres de las lunas de Saturno si no fuera por las diferencias ortográficas hechas permanentes por la Unión Astronómica Internacional (UAI): Calypso y el asteroide 53 Kalypso ; Helene y el asteroide 101 Helena ; y Gunnlod y el asteroide 657 Gunlöd .

Características físicas

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, comprenden solo el 0,04%. [b]

Masas relativas de las lunas de Saturno. Los valores son ×10 21  kg. Con Titán en la comparación (izquierda), Mimas y Encélado son invisibles a esta escala. Incluso excluyendo a Titán (derecha), Febe, Hiperión, 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. Muchas de ellas, como Pan y Dafnis , orbitan dentro del sistema de anillos de Saturno y tienen períodos orbitales solo 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 Jápeto , que tiene una inclinación de 7,57 grados) y pequeñas excentricidades orbitales . [3] Por otro lado, los satélites irregulares en las regiones más externas del sistema de lunas 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 la dirección opuesta a la rotación de Saturno. [42]

Lunas interiores

Lunas de anillo

A finales de julio de 2009, se descubrió una pequeña luna , S/2009 S 1 , 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 pequeñas 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 diminutas lunas en imágenes del Anillo A tomadas por Cassini . [48] Antes de este descubrimiento, solo se conocían dos lunas más grandes dentro de los huecos del Anillo A: Pan y Daphnis. Estas son lo suficientemente grandes como para despejar huecos continuos en el anillo. [48] En contraste, una luna pequeña solo es lo suficientemente masiva como para despejar dos pequeños huecos parciales (de unos 10 km de diámetro) en las inmediaciones de la propia luna, creando una estructura con forma de hélice de avión . [49] Las lunas pequeñas en sí son diminutas, miden entre 40 y 500 metros de diámetro, y son 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 lunetas más reveló que estas (con la excepción de dos que se han visto fuera del hueco de Encke ) están confinadas a 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, lo que es 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 están aparentemente libres de lunetas. Las lunetas probablemente se formaron a partir de la ruptura 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 nueva luna 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]

Es posible que existan lunas similares en el Anillo F. [ 4] Allí, los "chorros" de material pueden deberse a colisiones, iniciadas por perturbaciones de la pequeña luna cercana 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 , se encuentra dentro del arco brillante del Anillo G y está atrapada en la resonancia de movimiento medio 7:6 con Mimas. [27] Esto significa que realiza exactamente siete revoluciones alrededor de Saturno mientras que Mimas realiza exactamente seis. La luna es la más grande entre la población de cuerpos que son fuentes de polvo en este anillo. [51]

Pastores de anillo

La luna pastora Dafnis en la brecha de Keeler
De arriba a abajo, Atlas, Dafnis y Pan (en color realzado). Presentan crestas ecuatoriales distintivas que parecen haberse formado a partir de material acumulado de 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 ( espacio de Encke ), Dafnis ( espacio 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 preexistentes más densos. 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] Tienen un tamaño similar, siendo Jano algo más grande que Epimeteo. [46] Tienen órbitas con una diferencia de menos de 100 kilómetros en el semieje mayor, lo suficientemente cerca como para que colisionen si intentan pasarse. 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 lunitas de anillos son Atlas y Pandora .

Interior grande

Parte circular de una superficie grisácea, que está atravesada de arriba a la izquierda a abajo a la derecha por cuatro surcos anchos y sinuosos. Entre ellos se pueden ver surcos más pequeños y cortos que corren paralelos a los surcos grandes o que los cruzan. Hay un terreno accidentado en la esquina superior izquierda.
Mapa del polo sur con rayas de tigre en Encélado
Los anillos y las lunas de Saturno

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, habiéndose acortado en los polos y alargado 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 a 20-30 km por debajo de la superficie. [55] Las únicas características tectónicas conocidas son unas pocas depresiones arqueadas y lineales , que probablemente se formaron cuando Mimas fue destrozada por el impacto de Herschel. [54]
  • Encélado es una de las lunas más pequeñas de Saturno que tiene forma esférica (sólo Mimas es más pequeña [53] ), pero es la única luna pequeña de Saturno que actualmente está activa de forma endógena y el cuerpo más pequeño conocido en el Sistema Solar que está geológicamente activo en la actualidad. [56] Su superficie es morfológicamente diversa; incluye terreno antiguo con muchos cráteres, así como áreas lisas más jóvenes con pocos cráteres de impacto. Muchas llanuras de Encélado están fracturadas e intersectadas 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 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. Encélado puede tener agua líquida debajo de la superficie del polo sur. [56] Se cree que la fuente de energía de este criovulcanismo es una resonancia de movimiento medio 2:1 con Dione. [56] El hielo puro en la superficie hace de Encélado uno de los objetos más brillantes conocidos en el 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 (de 400 km de diámetro) llamado Odysseus en su hemisferio principal y un vasto sistema de cañones llamado Ithaca Chasma que se extiende al menos 270° alrededor de Tetis. [54] El Ithaca Chasma es concéntrico con Odysseus, y estas dos características pueden estar relacionadas. Tetis parece no tener actividad geológica actual. Un terreno montañoso con muchos 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 Odysseus. [54] Las llanuras contienen menos cráteres y son aparentemente más jóvenes. Un límite agudo las separa del terreno craterizado. También hay un sistema de canales extensionales que irradian desde Odysseus. [54] La densidad de Tetis (0,985 g/cm 3 ) es menor que la del agua, lo que indica que está compuesta 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 Encélado, que está activa. [53] Si bien la mayor parte de la superficie de Dione es un terreno antiguo con muchos 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] Las depresiones 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 suaves con un bajo número de cráteres de impacto en una pequeña fracción de su superficie. [59] Probablemente fueron resurgidas tectónicamente relativamente más tarde en la historia geológica de Dione. En dos lugares de llanuras lisas se han identificado extrañas formaciones terrestres (depresiones) que se asemejan a cráteres de impacto oblongos, ambas situadas en el centro de redes radiales de grietas y depresiones; [59] estas características pueden ser de origen criovolcánico. Dione puede estar geológicamente activo incluso ahora, aunque en una escala mucho menor que el criovulcanismo de Encélado. 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 Encélado. [59]

Alcionidas

Tres lunas pequeñas orbitan entre Mimas y Encélado: Metone , Ante y Palene . Llamadas así por las Alkyonides de la mitología griega, son algunas de las lunas más pequeñas del sistema de Saturno. Ante y Metone tienen arcos de anillo muy tenues a lo largo de sus órbitas, mientras que Palene tiene un anillo completo tenue. [60] De estas tres lunas, solo Metone ha sido fotografiada a corta distancia, mostrando que tiene forma de huevo con muy pocos o ningún cráter. [61]

Troyano

Las lunas troyanas son una característica única que solo se conoce en el sistema de Saturno. Un cuerpo troyano orbita en el punto de Lagrange L4 principal o L5 posterior de un objeto mucho más grande, como una luna grande o un planeta. Tetis tiene dos lunas troyanas, Telesto (principal) y Calipso (posterior), y Dione también tiene dos, Helena (principal) y Pólux (posterior). [23] Helena es, con diferencia, la luna troyana más grande, [53] mientras que Pólux es la más pequeña y tiene la órbita más caótica . [52] Estas lunas están cubiertas 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. 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 se debía a la presencia de partículas del tamaño del polvo concentradas en unos pocos anillos ecuatoriales débiles . [26] Un sistema de anillos de este tipo haría de Rea la única luna del Sistema Solar conocida por tener anillos. [26] Las posteriores observaciones dirigidas del supuesto plano de los anillos desde varios ángulos realizadas por la cámara de ángulo estrecho de Cassini no arrojaron ninguna evidencia del material de los anillos esperado, dejando sin resolver el origen de las observaciones de plasma. [63] Por lo demás, Rea tiene una superficie bastante típica llena de cráteres, [54] con la excepción de unas cuantas fracturas grandes de tipo Dione (terreno tenue) en el hemisferio posterior [64] y una "línea" muy tenue de material en el ecuador que puede haber sido depositada por material que se desorbita de anillos actuales o anteriores. [65] Rea también tiene dos cuencas de impacto muy grandes en su hemisferio antisaturniano, que tienen unos 400 y 500 km de ancho. [64] La primera, Tirawa , es aproximadamente comparable a la cuenca Odysseus 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 en las lunas interiores de Saturno. [64] No se ha descubierto ninguna evidencia de actividad endógena en la superficie de Rea. [64]
  • Titán , con un diámetro de 5149 km, 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 con frecuencia 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 , asociada 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 neblina atmosférica persistente , muestra solo 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 además de 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 entrar en 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 bloqueadas en una resonancia de movimiento medio de 4:3 entre sí, lo que significa que mientras Titán realiza cuatro revoluciones alrededor de Saturno, Hyperion realiza exactamente tres. [44] Con un diámetro promedio de unos 270 km, Hyperion es más pequeño y ligero que Mimas. [78] Tiene una forma extremadamente irregular y una superficie helada de color tostado muy extraña que se asemeja a una esponja, aunque su interior también puede ser parcialmente poroso. [78] La densidad media de unos 0,55 g/cm 3 [78] indica que la porosidad supera el 40% incluso suponiendo que tenga una composición puramente helada. La superficie de Hyperion está cubierta de numerosos cráteres de impacto; los que tienen diámetros de 2 a 10 km son especialmente abundantes. [78] Es la única luna, además de las pequeñas lunas de Plutón, que se sabe que tiene una rotación caótica, lo que significa que Hyperion no tiene polos ni ecuador bien definidos. Mientras que en escalas de tiempo cortas el satélite gira aproximadamente sobre su eje largo a una velocidad de 72–75° por día, en escalas de tiempo más largas su eje de rotación (vector de giro) se mueve caóticamente a través del cielo. [78] Esto hace que el comportamiento rotacional de Hyperion sea esencialmente impredecible. [79]
  • Japeto es la tercera luna más grande de Saturno. [53] Orbitando el planeta a 3,5 millones de km, es por lejos la más distante de las grandes lunas de Saturno, y también tiene la inclinación orbital más grande , a 15,47°. [45] Japeto ha sido conocido durante mucho tiempo por su inusual superficie de dos tonos; su hemisferio principal es completamente negro y su hemisferio posterior 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 Japeto son tan brillantes como su hemisferio posterior. Cassini también descubrió una cresta ecuatorial de 20 km de altura, que se extiende casi por todo el ecuador de la luna. [80] De lo contrario, tanto las superficies oscuras como las brillantes de Japeto son antiguas y están muy 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 evidencia de ninguna actividad endógena. [80] Una pista sobre el origen del material oscuro que cubre parte de la superficie marcadamente dicromática de Jápeto puede haber sido encontrada en 2009, cuando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA descubrió un vasto disco casi invisible alrededor de Saturno, justo dentro de la órbita de la luna Febe: el anillo de Febe . [81] Los científicos creen que el disco se origina a partir de partículas de polvo y hielo levantadas por los impactos en Febe. Debido a que las partículas del disco, como la propia Febe, orbitan en la dirección opuesta a Jápeto, Jápeto choca con ellas a medida que se desplazan en la dirección de Saturno, oscureciendo ligeramente su hemisferio principal. [81] Una vez que se estableció una diferencia en el albedo, y por lo tanto en la temperatura media, entre las diferentes regiones de Jápeto, se produjo un proceso de descontrol térmico de sublimación del hielo de agua desde las regiones más cálidas y de deposición de vapor de agua en las regiones más frías. La apariencia actual de dos tonos de Jápeto es el resultado del contraste entre las áreas brillantes, principalmente cubiertas de hielo, y las regiones de retraso oscuro, el residuo que queda después de la pérdida del hielo superficial. [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 están representados 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 Hill de Saturno . Se identifican los grupos inuit y galo progrados y el grupo nórdico retrógrado.
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 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 grandes radios, órbitas inclinadas y frecuentemente retrógradas , que se cree que fueron adquiridos por el planeta padre a través de un proceso de captura. A menudo se presentan como familias o grupos de colisiones. [30] El tamaño preciso, así como el albedo de las lunas irregulares, no se conocen con certeza porque las lunas son muy pequeñas para ser resueltas por un telescopio, aunque este último generalmente se asume que es bastante bajo, alrededor del 6% (albedo de Febe) ​​o menos. [31] Las irregulares generalmente tienen espectros visibles e infrarrojos cercanos sin características, dominados por bandas de absorción de agua. [30] Son de color neutro o moderadamente rojo, similares 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 progradas que son lo suficientemente similares en sus distancias al planeta (190–300 radios de Saturno), sus inclinaciones orbitales (45–50°) y sus colores como para que puedan considerarse un grupo. [31] [42] El grupo Inuit se divide a su vez en tres subgrupos distintos en diferentes semiejes mayores, 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 39 km. [85]

gálico

El grupo galo incluye siete lunas exteriores progradas que son lo suficientemente similares en su distancia del planeta (200–300 radios de Saturno), su inclinación orbital (35–40°) y su color como para que puedan considerarse un grupo. [31] [42] Son Albiorix , Bebhionn , Erriapus , Tarvos , [42] Saturno LX , [86] S/2007 S 8 y S/2020 S 4. [84] La más grande de estas lunas es Albiorix con un diámetro estimado de unos 29 km. [85]

nórdico

Las 100 lunas retrógradas exteriores de Saturno se clasifican ampliamente en el grupo nórdico. [31] [42] Son Aegir , Angrboda , Alvaldi , Beli , Bergelmir , Bestla , Eggther , Farbauti , Fenrir , Fornjot , Geirrod , Gerd , Greip , Gridr , Gunnlod , Hati , Hyrrokkin , Jarnsaxa , Kari , Loge , Mundilfari , Narvi , Phoebe , Skathi , Skoll , Skrymir , Surtur , Suttungr , Thiazzi , Thrymr , Ymir , [42] y 69 satélites sin nombre. Después de Phoebe, Ymir es la más grande de las lunas irregulares retrógradas conocidas, con un diámetro estimado de solo 22 km. [1]

  • Phoebe , enCon un diámetro de 213 ± 1,4 km , es por lejos el mayor de los satélites irregulares de Saturno. [30] Tiene una órbita retrógrada y rota sobre su eje cada 9,3 horas. [87] Febe fue la primera luna de Saturno estudiada en detalle por Cassini , en junio de 2004 ; durante este encuentro, Cassini pudo cartografiar casi el 90% de la superficie de la luna. Febe tiene una forma casi esférica y una densidad relativamente alta de alrededor de 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 los 10 km. Dichos impactos pueden haber expulsado fragmentos de Febe 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 la de Febe. [1] [88] [89] La medición espectroscópica mostró que la superficie está hecha de hielo de agua, dióxido de carbono , filosilicatos , compuestos orgánicos y posiblemente minerales que contienen hierro. [30] Se cree que Febe 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 programáticos atípicos

Las tres lunas progradas de Saturno no pertenecen definitivamente ni al grupo galo ni al grupo inuit. [1] S/2004 S 24 y S/2006 S 12 tienen inclinaciones orbitales similares al 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. [e]

Lista

Diagrama orbital de la inclinación y las distancias orbitales de los anillos y el sistema lunar de Saturno a distintas escalas. Las lunas, los grupos lunares y los anillos más destacados están etiquetados individualmente. Abra la imagen para verla en resolución completa.

Confirmado

Las lunas de Saturno se enumeran aquí por período orbital (o semieje mayor), desde el más corto hasta el más largo. Las lunas lo suficientemente masivas como para que sus superficies hayan colapsado en un esferoide se resaltan en negrita y se marcan con un fondo azul, mientras que las lunas irregulares se enumeran en fondo rojo, naranja, verde y gris. Las órbitas y las distancias medias de las lunas irregulares son muy variables en escalas de tiempo cortas debido a las frecuentes perturbaciones planetarias y solares , por lo que los elementos orbitales de las lunas irregulares que se enumeran aquí son el promedio de una integración numérica de 5000 años del Laboratorio de Propulsión a Chorro . A veces, estos pueden diferir mucho de los elementos orbitales osculadores proporcionados por otras fuentes. [84] [86] Todos sus elementos orbitales se basan en una época de referencia del 1 de enero de 2000. [84]

Unconfirmed

These F Ring moonlets listed in the following table (observed by Cassini) have not been confirmed as solid bodies. It is not yet clear if these are real satellites or merely persistent clumps within the F Ring.[23]

Spurious

Two moons were claimed to be discovered by different astronomers but never seen again. Both moons were said to orbit between Titan and Hyperion.[96]

  • Chiron which was supposedly sighted by Hermann Goldschmidt in 1861, but never observed by anyone else.[96]
  • Themis was allegedly discovered in 1905 by astronomer William Pickering, but never seen again. Nevertheless, it was included in numerous almanacs and astronomy books until the 1960s.[96]

Hypothetical

In 2022, scientists of the Massachusetts Institute of Technology proposed the hypothetical former moon Chrysalis, using data from the Cassini–Huygens mission. Chrysalis would have orbited between Titan and Iapetus, but its orbit would have gradually become more eccentric until it was torn apart by Saturn. 99% of its mass would have been absorbed by Saturn, while the remaining 1% would have formed Saturn's rings.[97][98]

Temporary

Much like Jupiter, asteroids and comets will infrequently make close approaches to Saturn, even more infrequently becoming captured into orbit of the planet. The comet P/2020 F1 (Leonard) is calculated to have made a close approach of 978000±65000 km (608000±40000 mi) to Saturn on 8 May 1936, closer than the orbit of Titan to the planet, with an orbital eccentricity of only 1.098±0.007. The comet may have been orbiting Saturn prior to this as a temporary satellite, but difficulty modelling the non-gravitational forces makes whether or not it was indeed a temporary satellite uncertain.[99]

Other comets and asteroids may have temporarily orbited Saturn at some point, but none are presently known to have.

Formation

It is thought that the Saturnian system of Titan, mid-sized moons, and rings developed from a set-up closer to the Galilean moons of Jupiter, though the details are unclear. It has been proposed either that a second Titan-sized moon broke up, producing the rings and inner mid-sized moons,[100] or that two large moons fused to form Titan, with the collision scattering icy debris that formed the mid-sized moons.[101] On 23 June 2014, NASA claimed to have strong evidence that nitrogen in the atmosphere of Titan came from materials in the Oort cloud, associated with comets, and not from the materials that formed Saturn in earlier times.[71] Studies based on Enceladus's tidal-based geologic activity and the lack of evidence of extensive past resonances in Tethys, Dione, and Rhea's orbits suggest that the moons up to and including Rhea may be only 100 million years old.[102]

See also

Notes

  1. ^ 62 moons were announced 3–16 May, 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, and S/2019 S 21 which were published in MPECs 2023-J21 to 2023-K05. One more moon, S/2006 S 20, was announced on 23 May 2023, which brings the final count to 146.[2][1]
  2. ^ The mass of the rings is about the mass of Mimas,[11] whereas the combined mass of Janus, Hyperion and Phoebe—the most massive of the remaining moons—is about one-third of that. The total mass of the rings and small moons is around 5.5×1019 kg.
  3. ^ Inktomi was once known as "The Splat".[67]
  4. ^ The photometric color may be used as a proxy for the chemical composition of satellites' surfaces.
  5. ^ a b JPL's mean orbital elements suggest an inclination that is similar to those of the Gallic group; however other sources say it belongs to the Inuit group.
  6. ^ A confirmed moon is given a permanent designation by the IAU consisting of a name and a Roman numeral.[41] The eight moons that were known before 1850 are numbered in order of their distance from Saturn; the rest are numbered in the order by which they received their permanent designations. Many small moons have not yet received a permanent designation.
  7. ^ Absolute magnitudes of regular satellites are calculated from their mean diameters and geometric albedos given in NASA's Saturnian Satellite Fact Sheet.[45] Absolute magnitude estimates for some small inner moons are not available as they do not have measured geometric albedos. Absolute magnitudes of irregular satellites were taken from the Minor Planet Center's Natural Satellites Ephemeris Service.[90] Calculations were made with NASA/JPL's Asteroid Size Estimator.[91]
  8. ^ The diameters and dimensions of the small inner moons, from Pan to Helene, are taken from Thomas et al., 2020, Table 1.[92] Diameters and dimensions of Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Iapetus, and Phoebe are from Thomas 2010, Table 1.[43] Diameters of Siarnaq and Albiorix are from Grav et al., 2015, Table 3.[85] The approximate sizes of all other irregular satellites are calculated from their absolute magnitudes with an assumed geometric albedo of 0.04,[91] which is the average value for that population.[85]
  9. ^ Masses of the large round moons, including Hyperion, Phoebe, and Helene, were taken from Jacobson et al., 2022, Table 5.[93] Masses of Atlas, Prometheus, Pandora, Epimetheus, and Janus were taken from Lainey et al., 2023, Table 1.[94] Masses of Pan, Daphnis, Aegaeon, Methone, and Pallene were taken from Thomas et al., 2020, Table 2.[92] Masses of other regular satellites were calculated by multiplying their volumes with an assumed density of 500 kg/m3 (0.5 g/cm3), while masses of irregular satellites were calculated with an assumed density of 1000 kg/m3 (1.0 g/cm3).
  10. ^ a b c d Time-averaged orbital elements of all satellites were taken from JPL Solar System Dynamics.[84]
  11. ^ Negative orbital periods indicate a retrograde orbit around Saturn (opposite to the planet's rotation). Orbital periods of irregular satellites may not directly correlate with their semi-major axes due to perturbations.
  12. ^ Orbital inclinations of regular satellites and Phoebe are with respect to the Laplace plane. Orbital inclinations of irregular satellites are with respect to the ecliptic.[84]
  13. ^ a b May be part of the Gallic group because it has a similar inclination; however, it has a more distant semi-major axis.[1]
  14. ^ S/2004 S 4 was most likely a transient clump—it has not been recovered since the first sighting.[23]

References

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