Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Nowe obiekty

Saturn to druga po Jowiszu pod względem masy i wielkości planeta w Układzie Słonecznym. Jego cechą charakterystyczną są bardzo wyraźne pierścienie składające się głównie z lodu, pyłu i odłamków skalnych. Odkrycie nowych księżyców ma nie tylko znaczenie dla statystyk, ale rodzi pytania o to, dlaczego planeta ma tak ogromną liczbę satelitów. Badanie tego zjawiska może dostarczyć wiedzy na temat ewolucji Układu Słonecznego i procesów kształtowania się planet.

Większość nowo odkrytych księżyców to niewielkie obiekty o średnicach rzędu kilku kilometrów, poruszające się po odległych, nieregularnych orbitach. Wiele z nich obiega Saturna w kierunku przeciwnym do głównych księżyców planety, takich jak Tytan i Rea. Takie nieregularne księżyce to często przechwycone planetoidy lub fragmenty większych ciał, które uległy rozpadowi wskutek dawnych kolizji.

Poszukiwania

Poszukiwania nowych księżyców Saturna trwają od wielu dekad i angażują naukowców z całego świata. Wcześniejsze odkrycia były możliwe dzięki misjom kosmicznym, takim jak Voyager 1 i 2 w latach 80. XX wieku, a następnie dzięki sondzie Cassini, która przez 13 lat badała układ Saturna, dostarczając niezwykle szczegółowych obrazów jego pierścieni i księżyców. Z kolei obserwacje naziemne, prowadzone przez Scotta Shepparda, Davida Jewitta i Jana Kleynę, przyczyniły się do odkrycia wielu małych, nieregularnych księżyców. W ostatnich latach duże znaczenie miały badania Edwarda Ashtona i jego zespołu, który zastosował nowoczesne metody śledzenia ruchów małych obiektów wokół Saturna, umożliwiając potwierdzenie ich orbitalnych trajektorii.

Obserwacje nowych księżyców Saturna przeprowadzono w kilku prestiżowych ośrodkach astronomicznych takich, jak Mauna Kea Observatory (Hawaje, USA). Kluczowe obserwacje wykonano przy użyciu dwóch teleskopów: Subaru Telescope (8,2 metra) – używany przez Scotta Shepparda w latach 2004–2007 do wstępnej identyfikacji słabych, nieregularnych księżyców oraz Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) (3,6 metra) – wykorzystany przez Edwarda Ashtona i jego zespół w latach 2019–2023 do potwierdzenia orbit i odkrycia nowych księżyców.

Na ostatnie odkrycie miało również wpływ położenie Saturna widziane z perspektywy Ziemi. Planeta przesunęła się poza obszar gęstego pola gwiazd w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, co zmniejszyło liczbę gwiazd tła mogących zostać błędnie zidentyfikowanych jako księżyce.

Wiele nowych księżyców porusza się w grupach. Największą z nich jest grupa Mundilfari, do której należy prawie 100 księżyców. To sugeruje, że księżyce w każdej grupie mają wspólne pochodzenie – prawdopodobnie są fragmentami większych ciał o średnicy kilkudziesięciu kilometrów, które uległy kolizjom. Takie kolizje mogły mieć miejsce na orbicie Saturna lub w innych częściach Układu Słonecznego, po czym fragmenty zostały przechwycone przez grawitację Saturna. Duża liczba małych księżyców w grupie Mundilfari sugeruje stosunkowo niedawną kolizję – około 100 milionów lat temu. Pozostałości po znacznie starszych zderzeniach prawdopodobnie już uległyby rozpadowi i nie byłyby widoczne. Ta stosunkowo niedawna kolizja może wyjaśniać, dlaczego Saturn ma więcej księżyców niż inne gazowe olbrzymy: Jowisz ma obecnie 95 znanych księżyców, Uran – 28, a Neptun – 16.

Saturn jest idealnym obiektem do badań, ponieważ jest wystarczająco duży, by mieć wiele księżyców, jednak teoretycznie Jowisz powinien mieć ich więcej – jest większy i znajduje się bliżej pasa planetoid oraz ma więcej okazji do przechwytywania przelatujących obiektów. Większa liczba księżyców wokół Saturna może wynikać ze składu obiektów krążących wokół planety. W porównaniu do Jowisza, Saturn znajduje się dalej od Słońca i prawdopodobnie przechwycił więcej lodowych obiektów, które łatwiej się rozpadają niż skaliste obiekty Jowisza. Aby potwierdzić to przypuszczenie astronomowie muszą dokładniej zbadać księżyce, korzystając z zaawansowanych teleskopów, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, lub nawet wysyłając w przyszłości sondę kosmiczną.

Największe księżyce Saturna

Największym i najbardziej znanym księżycem Saturna jest Tytan, odkryty w 1655 roku przez Christiaana Huygensa. Ma średnicę 5 150 kilometrów i jest większy od Merkurego. Ma gęstą atmosferę bogatą w azot oraz jeziora ciekłego metanu, co czyni go jednym z najbardziej intrygujących miejsc w Układzie Słonecznym pod kątem poszukiwania życia. Drugim co do wielkości księżycem jest Rea odkryta, w 1672 roku przez Giovanniego Domenico Cassiniego, mająca około 1 527 kilometrów średnicy. To lodowy świat z możliwymi śladami cienkiej atmosfery zawierającej tlen i dwutlenek węgla. Jej powierzchnia pokryta jest licznymi kraterami świadczącymi o burzliwej historii zderzeń z innymi ciałami. Inne duże księżyce to Japet, również odkryty przez Cassiniego w 1671 roku, który wyróżnia się niezwykłą dwubarwną powierzchnią, oraz Enceladus, mający podpowierzchniowy ocean, z którego gejzery wyrzucają wodę w przestrzeń kosmiczną. Enceladus jest jednym z głównych kandydatów do poszukiwania życia w Układzie Słonecznym.

***

Analiza nowych księżyców Saturna pozwoli naukowcom lepiej zrozumieć historię tej planety i procesy kształtowania się jej układu satelitarnego. Wielka liczba nieregularnych księżyców sugeruje, że w przeszłości mogły zachodzić intensywne procesy kolizji i przechwytywania obiektów. Nowe odkrycia mogą również dostarczyć wskazówek dotyczących ewolucji całego Układu Słonecznego. Podobne procesy mogły zachodzić wokół młodych planet w innych układach planetarnych, co oznacza, że badania nad księżycami Saturna mogą mieć znaczenie również dla poszukiwań planet pozasłonecznych.

Opracowano na podstawie:
Saturn has a whopping 274 moons ― scientists want to know why