Saturnus staat bekend als een gasreus en vanwege zijn indrukwekkende ringsysteem. Maar zou het je verbazen te weten dat deze planeet ook de op één na meest manen in het zonnestelsel heeft, de tweede alleen voor Jupiter? Ja, Saturnus heeft in totaal ten minste 150 manen en maantjes, hoewel slechts 62 bevestigde banen hebben en slechts 53 officiële namen hebben gekregen.
De meeste van deze manen zijn kleine, ijzige lichamen die niet veel meer zijn dan delen van het indrukwekkende ringsysteem. In feite hebben 34 van de genoemde manen een diameter van minder dan 10 km, terwijl nog eens 14 een diameter van 10 tot 50 km hebben. Sommige van de binnenste en buitenste manen behoren echter tot de grootste en meest dramatische in het zonnestelsel, met een diameter tussen 250 en 5000 km en bevatten enkele van de grootste mysteries in het zonnestelsel.
De manen van Saturnus hebben dermate veel verschillende omgevingen dat het je vergeven zou worden als je een hele missie wilt doorbrengen terwijl je alleen naar de satellieten kijkt. Van de oranje en wazige Titan tot de ijzige pluimen die uit Enceladus komen, het bestuderen van het systeem van Saturnus geeft ons genoeg dingen om over na te denken. Niet alleen dat, de ontdekkingen van de maan blijven komen. Vanaf april 2014 zijn er 62 satellieten van Saturnus bekend (uiteraard zonder de spectaculaire ringen). Drieënvijftig van die werelden worden genoemd.
Ontdekking en naamgeving:
Voorafgaand aan de uitvinding van telescopische fotografie, werden acht van de manen van Saturnus waargenomen met behulp van eenvoudige telescopen. De eerste die werd ontdekt was Titan, de grootste maan van Saturnus, die in 1655 door Christiaan Huygens werd waargenomen met een telescoop van zijn eigen ontwerp. Tussen 1671 en 1684 ontdekte Giovanni Domenico Cassini de manen van Tethys, Dione, Rhea en Iapetus - die hij gezamenlijk de "Sider Lodoicea" noemde (Latijn voor "Louisiaanse sterren", naar koning Lodewijk XIV van Frankrijk).
In 1789 ontdekte William Herschel Mimas en Enceladus, terwijl vader en zoon astronomen W.C Bond en G.P. Bond ontdekte Hyperion in 1848 - dat onafhankelijk werd ontdekt door William Lassell datzelfde jaar. Tegen het einde van de 19e eeuw zorgde de uitvinding van fotografische platen met lange belichting voor de ontdekking van meer manen - de eerste waarvan Phoebe, waargenomen in 1899 door W.H. Pickering.
In 1966 werd de tiende satelliet van Saturnus ontdekt door de Franse astronoom Audouin Dollfus, die later Janus heette. Enkele jaren later realiseerde men zich dat zijn waarnemingen alleen verklaard konden worden als er een andere satelliet aanwezig was geweest in een baan die vergelijkbaar was met die van Janus. Deze elfde maan werd later Epimetheus genoemd, die dezelfde baan deelt met Janus en de enige bekende co-orbitaal in het zonnestelsel is.
In 1980 werden drie extra manen ontdekt en later bevestigd door de Voyager sondes. Het waren de Trojaanse manen (zie hieronder) van Helene (die om Dione draait), evenals Telesto en Calypso (die om Tethys draaien).
De studie van de buitenplaneten is sindsdien veranderd door het gebruik van onbemande ruimtesondes. Dit begon met de komst van de Voyager ruimtevaartuig naar het Cronian-systeem in 1980-81, wat resulteerde in de ontdekking van drie extra manen - Atlas, Prometheus en Pandora - waardoor het totaal op 17 kwam. In 1990 onthulden gearchiveerde beelden ook het bestaan van Pan.
Dit werd gevolgd door de Cassini-Huygens missie, die in de zomer van 2004 in Saturnus arriveerde. Aanvankelijk Cassini ontdekte drie kleine binnenmanen, waaronder Methone en Pallene tussen Mimas en Enceladus, evenals de tweede Lagrangiaanse maan van Dione - Polydeuces. In november 2004 Cassini wetenschappers kondigden aan dat er binnen de ringen van Saturnus nog een paar manen moeten draaien. Uit deze gegevens zijn meerdere moonlets en de manen van Daphnis en Anthe bevestigd.
De studie van de manen van Saturnus werd ook geholpen door de introductie van digitale ladingsgekoppelde apparaten, die tegen het einde van de 20e eeuw fotografische platen vervingen. Hierdoor begonnen op de grond gebaseerde telescopen verschillende nieuwe onregelmatige manen rond Saturnus te ontdekken. In 2000 vonden drie middelgrote telescopen dertien nieuwe manen met excentrische banen die zich op grote afstand van de planeet bevonden.
In 2005 kondigden astronomen die het Mauna Kea Observatorium gebruikten de ontdekking aan van nog twaalf kleine buitenste manen. In 2006 meldden astronomen die de Japanse Subaru-telescoop in Mauna Kea gebruikten, de ontdekking van nog negen onregelmatige manen. In april 2007 werd Tarqeq (S / 2007 S 1) aangekondigd en in mei van datzelfde jaar werden S / 2007 S 2 en S / 2007 S 3 gerapporteerd.
De moderne namen van de manen van Saturnus werden in 1847 voorgesteld door John Herschel (de zoon van William Herschel). In overeenstemming met de nomenclatuur van de andere planeten, stelde hij voor ze te vernoemen naar mythologische figuren die geassocieerd worden met de Romeinse god van landbouw en oogst - Saturnus, de equivalent van de Griekse Cronus. In het bijzonder zijn de zeven bekende satellieten vernoemd naar Titans, Titanesses en Giants - de broers en zussen van Cronus.
In 1848 stelde Lassell voor om de achtste satelliet van Saturnus Hyperion te noemen, naar een andere Titan. Toen de namen van de Titanen in de 20e eeuw uitgeput waren, werden de manen vernoemd naar verschillende personages uit de Grieks-Romeinse mythologie, of reuzen uit andere mythologieën. Alle onregelmatige manen (behalve Phoebe) zijn vernoemd naar Inuit- en Gallische goden en Noorse ijsreuzen.
Saturnus innerlijke grote manen:
De manen van Saturnus zijn gegroepeerd op basis van hun grootte, banen en nabijheid van Saturnus. De binnenste manen en gewone manen hebben allemaal kleine orbitale hellingen en excentriciteiten en geprogrammeerde banen. Ondertussen hebben de onregelmatige manen in de ultraperifere gebieden een baanradius van miljoenen kilometers, een baanperiode van meerdere jaren en bewegen ze zich in retrograde banen.
De binnenste grote manen van Saturnus, die in een baan rond de E-ring draaien (zie hieronder), omvatten de grotere satellieten Mimas, Enceladus, Tethys en Dione. Deze manen zijn allemaal voornamelijk samengesteld uit waterijs en worden verondersteld te worden onderscheiden in een rotsachtige kern en een ijzige mantel en korst. Met een diameter van 396 km en een massa van 0,4 × 1020 kg, Mimas is de kleinste en minst massieve van deze manen. Het is eivormig van vorm en draait om Saturnus op een afstand van 185,539 km met een omlooptijd van 0,9 dagen.
Sommige mensen noemen Mimas gekscherend de "Death Star" -maan vanwege de krater in het oppervlak die lijkt op de machine van deStar Warsuniversum. De 140 km (88 mijl) Herschel-krater is ongeveer een derde van de diameter van de maan zelf en had breuken (chasmata) kunnen veroorzaken aan de andere kant van de maan. Er zijn in feite kraters op het kleine oppervlak van de maan, waardoor het een van de meest pokdalige in het zonnestelsel is.
Enceladus heeft ondertussen een diameter van 504 km, een massa van 1,1 × 1020 km en is bolvormig van vorm. Het draait om Saturnus op een afstand van 237,948 km en het duurt 1,4 dagen om een enkele baan te voltooien. Hoewel het een van de kleinere bolvormige manen is, is het de enige Cronische maan die endogeen actief is - en een van de kleinste bekende lichamen in het zonnestelsel die geologisch actief is. Dit resulteert in kenmerken zoals de beroemde 'tijgerstrepen' - een reeks continue, geribbelde, licht gebogen en min of meer parallelle fouten binnen de zuidelijke polaire breedtegraden van de maan.
Er zijn ook grote geisers waargenomen in het zuidelijke poolgebied die periodiek pluimen van waterijs, gas en stof afgeven die de E-ring van Saturnus aanvullen. Deze stralen zijn een van de vele indicaties dat Enceladus vloeibaar water onder de ijzige korst heeft, waar geothermische processen voldoende warmte afgeven om een warmwateroceaan dichter bij de kern te houden.
De maan heeft minstens vijf verschillende soorten terrein, een 'jong' geologisch oppervlak van minder dan 100 miljoen jaar. Enceladus is met een geometrisch albedo van meer dan 140%, omdat het grotendeels uit waterijs bestaat, een van de helderste bekende objecten in het zonnestelsel.
Met een diameter van 1066 km is Tethys de op één na grootste van de binnenmanen van Saturnus en de 16e grootste maan in het zonnestelsel. Het grootste deel van het oppervlak bestaat uit sterk gekraterd en heuvelachtig terrein en een kleiner en gladder vlaktegebied. De meest opvallende kenmerken zijn de grote inslagkrater van Odysseus, met een diameter van 400 km, en een enorm kloofsysteem genaamd Ithaca Chasma - dat concentrisch is met Odysseus en 100 km breed is, 3 tot 5 km diep en 2.000 km lang.
Met een diameter en massa van 1123 km en 11 × 1020 kg, Dione is de grootste binnenmaan van Saturnus. Het grootste deel van het oppervlak van Dione is oud terrein met een sterke krater, met kraters met een diameter tot 250 km. De maan is echter ook bedekt met een uitgebreid netwerk van dalen en lijnen die aangeven dat ze in het verleden een wereldwijde tektonische activiteit had.
Het is bedekt met canyons, kraken en kraters en is bedekt met stof in de E-ring die oorspronkelijk afkomstig was van Enceladus. De locatie van dit stof heeft ertoe geleid dat astronomen theoretiseerden dat de maan in het verleden ongeveer 180 graden rond zijn oorspronkelijke positie werd gedraaid, misschien vanwege een grote impact.
De grote buitenmanen van Saturnus:
De grote buitenste manen, die buiten de E-ring van Saturnus cirkelen, zijn qua samenstelling vergelijkbaar met de binnenste manen - d.w.z. voornamelijk samengesteld uit waterijs en rots. Hiervan is Rhea de op een na grootste - met een diameter van 1.527 km en 23 × 1020 kg massa - en de negende grootste maan van het zonnestelsel. Met een omloopstraal van 527.108 km is het de op vijf na verste afstand van de grotere manen en duurt het 4,5 dagen om een baan om de aarde te voltooien.
Net als andere Cronian-satellieten heeft Rhea een tamelijk zwaar gekrateerd oppervlak en een paar grote breuken op het achterste halfrond. Rhea heeft ook twee zeer grote inslagbassins op zijn anti-Saturnische halfrond - de Tirawa-krater (vergelijkbaar met Odysseus op Tethys) en een nog niet nader genoemde krater - die respectievelijk 400 en 500 km breed zijn.
Rhea heeft ten minste twee grote secties, waarvan de eerste heldere kraters zijn met kraters groter dan 40 km (25 mijl), en een tweede sectie met kleinere kraters. Het verschil in deze kenmerken wordt verondersteld het bewijs te zijn van een grootschalige opduikingsgebeurtenis ergens in het verleden van Rhea.
Met een diameter van 5150 km en 1350 × 1020 kg in massa, Titan is de grootste maan van Saturnus en omvat meer dan 96% van de massa in een baan rond de planeet. Titan is ook de enige grote maan met een eigen atmosfeer, die koud, dicht is en voornamelijk bestaat uit stikstof met een kleine fractie methaan. Wetenschappers hebben ook de aanwezigheid van polycyclische aromatische koolwaterstoffen in de bovenste atmosfeer opgemerkt, evenals methaanijskristallen.
Het oppervlak van Titan, dat moeilijk te observeren is door aanhoudende atmosferische nevel, vertoont slechts een paar inslagkraters, tekenen van cryovulkanen en longitudinale duinvelden die blijkbaar zijn gevormd door getijdenwinden. Titan is ook het enige lichaam in het zonnestelsel naast de aarde met vloeistoflichamen op het oppervlak, in de vorm van methaan-ethaanmeren in de noord- en zuidpoolgebieden van Titan.
Titan onderscheidt zich ook omdat het de enige Cronische maan is die ooit een sondeland heeft gehad. Dit was de Huygens-lander, die door het Cassini-ruimtevaartuig naar de wazige wereld werd gebracht. De 'aardachtige processen' en de dikke atmosfeer van Titan behoren tot de dingen die deze wereld doen opvallen onder wetenschappers, waaronder de regen van ethaan en methaan uit de atmosfeer en stroomt op het oppervlak.
Met een baanafstand van 1.221.870 km is het de op één na verste grote maan van Saturnus en voltooit hij elke 16 dagen een enkele baan. Net als Europa en Ganymedes wordt aangenomen dat Titan een ondergrondse oceaan heeft gemaakt van water vermengd met ammoniak, dat kan uitbarsten naar het oppervlak van de maan en kan leiden tot cryovolcanisme.
Hyperion is de naaste buur van Titan. Met een gemiddelde diameter van ongeveer 270 km is hij kleiner en lichter dan Mimas. Het is ook onregelmatig gevormd en nogal vreemd van samenstelling. In wezen is de maan een eivormig, bruin gekleurd lichaam met een extreem poreus oppervlak (dat lijkt op een spons). Het oppervlak van Hyperion is bedekt met talrijke inslagkraters, waarvan de meeste een diameter hebben van 2 tot 10 km. Het heeft ook een zeer onvoorspelbare rotatie, zonder goed gedefinieerde polen of evenaar.
Met een diameter van 1470 km en 18 × 1020 kg massa, Iapetus is de op twee na grootste van de grote manen van Saturnus. En op een afstand van 3.560.820 km van Saturnus is het de verste van de grote manen en duurt het 79 dagen om een enkele baan te voltooien. Vanwege zijn ongebruikelijke kleur en samenstelling - het voorste halfrond is donker en zwart, terwijl het achterste halfrond veel helderder is - wordt het vaak de 'yin en yang' van de manen van Saturnus genoemd.
De onregelmatige manen van Saturnus:
Naast deze grotere manen zijn de onregelmatige manen van Saturnus. Deze satellieten zijn klein, hebben grote radii, zijn hellend, hebben voornamelijk retrograde banen en worden verondersteld te zijn verkregen door de zwaartekracht van Saturnus. Deze manen bestaan uit drie basisgroepen: de Inuit-groep, de Gallische groep en de Noorse groep.
De Inuit-groep bestaat uit vijf onregelmatige manen die allemaal zijn vernoemd naar de Inuit-mythologie: Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq en Tarqeq. Ze hebben allemaal geprogrammeerde banen die variëren van 11,1 tot 17,9 miljoen km en een diameter van 7 tot 40 km. Ze lijken allemaal op elkaar (roodachtig van tint) en hebben een orbitale helling van tussen de 45 en 50 °.
De Gallische groep is een groep van vier buitenste manen die zijn vernoemd naar personages uit de Gallische mythologie -Albiorix, Bebhionn, Erriapus en Tarvos. Ook hier lijken de manen qua uiterlijk op elkaar en hebben banen van 16 tot 19 miljoen km. Hun neigingen liggen in het bereik van 35 ° -40 °, hun excentriciteiten rond 0,53 en ze variëren in grootte van 6 tot 32 km.
Ten slotte is er de Noorse groep, die bestaat uit 29 retrograde buitenste manen die hun naam ontlenen aan de Noorse mythologie. Deze satellieten variëren in grootte van 6 tot 18 km, hun afstanden van 12 en 24 miljoen km, hun hellingen tussen 136 ° en 175 ° en hun excentriciteiten tussen 0,13 en 0,77. Deze groep wordt ook wel de Phoebe-groep genoemd, vanwege de aanwezigheid van een enkele grotere maan in de groep - die een diameter van 240 km meet. De op een na grootste, Ymir, is 18 km breed.
Binnen de binnenste en buitenste grote manen zijn er ook die behoren tot de Alkyonide-groep. Deze manen - Methone, Anthe en Pallene - zijn genoemd naar de Alkyonides van de Griekse mythologie, bevinden zich tussen de banen van Mimas en Enceladus en behoren tot de kleinste manen rond Saturnus. Sommige van de grotere manen hebben zelfs hun eigen manen, die bekend staan als Trojaanse manen. Tethys heeft bijvoorbeeld twee trojans: Telesto en Calypso, terwijl Dione Helene en Polydeuces heeft.
Maan formatie:
Men denkt dat de maan van Titan van Saturnus, de middelgrote manen en ringen zich op een manier ontwikkelden die dichter bij de Galilese manen van Jupiter ligt. In het kort zou dit betekenen dat de gewone manen gevormd zijn uit een circumplanetaire schijf, een ring van oplopend gas en vast puin vergelijkbaar met een protoplanetaire schijf. Ondertussen wordt aangenomen dat de buitenste, onregelmatige manen objecten waren die door Saturnus 'zwaartekracht waren gevangen en in verre banen bleven.
Er zijn echter enkele variaties op deze theorie. In een alternatief scenario werden twee manen ter grootte van een Titan gevormd uit een aanwasschijf rond Saturnus; de tweede brak uiteindelijk uit om de ringen en de binnenste middelgrote manen te produceren. In een andere fuseerden twee grote manen samen om Titan te vormen, en de botsing verspreidde ijzig puin dat zich vormde om de middelgrote manen te creëren.
De mechanica van hoe de maan is gevormd, blijft voorlopig een mysterie. Nu er aanvullende missies zijn opgezet om de atmosfeer, composities en oppervlakken van deze manen te bestuderen, kunnen we beginnen te begrijpen waar ze echt vandaan kwamen.
Net als Jupiter en alle andere gasreuzen, is het satellietsysteem van Saturnus uitgebreid en indrukwekkend. Naast de grotere manen waarvan wordt aangenomen dat ze zijn gevormd uit een enorm puinveld dat er ooit omheen draaide, heeft het ook talloze kleinere satellieten die in de loop van miljarden jaren door het zwaartekrachtveld zijn gevangen. Men kan zich alleen maar voorstellen hoeveel er nog te vinden zijn in een baan om de geringde reus.
We hebben veel geweldige artikelen over Saturnus en zijn maan hier in Space Magazine. Hier is bijvoorbeeld hoeveel manen heeft Saturnus? en maakt Saturnus een nieuwe maan?
Hier is een artikel over de ontdekking van de 60e maan van Saturnus en een ander artikel over hoe de manen van Saturnus nieuwe ringen zouden kunnen creëren.
Wil je meer informatie over de manen van Saturnus? Bekijk de Cassini-informatie van NASA over de manen van Saturnus en meer op de NASA-site over zonnestelselverkenning.
We hebben ongeveer twee afleveringen van Astronomy Cast opgenomen, ongeveer Saturnus. De eerste is aflevering 59: Saturnus en de tweede is aflevering 61: Saturnusmanen.
Bronnen:
- NASA- Cassini Mission - Saturn’s Moons
- Saturn's Moons (European Space Agency)
- Cassini Solstice Mission (NASA)
- Cassini-Huygens (European Space Agency)
- Cassini Imaging Central Laboratory for Operations (CICLOPS)
