Saturnuksen kuut

Saturnukselta tunnetaan 146 kuuta (23. maaliskuuta 2023).^[1] Kuiden kokonaismäärää ei tulla koskaan tarkoin määrittelemään, koska renkaiden jääkappaleet ovat kaikki teknisesti kuita, ja on vaikea vetää rajaa pikkukuun ja suuren renkaankappaleen välille. Saturnuksen tunnetuimmat ja suurimmat kuut ovat sisimmästä uloimpaan: Atlas, Prometheus, Pandora, Epimetheus, Janus, Mimas, Enceladus, Tethys, Telesto, Calypso, Dione, Helene, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus ja Phoebe.

Saturnuksen kuujärjestelmä.

Saturnuksen kuista suurin on 5 150 kilometrin läpimittainen Titan, joka sisältää yli 90 % Saturnusta kiertävästä massasta renkaat mukaan lukien. Titan on ainoa kuu Aurinkokunnassa, jolla on merkittävä kaasukehä, joka koostuu enimmäkseen typestä. Titanissa on myös hiilivetyjärviä. Saturnuksen toiseksi suurimmalla kuulla Rhealla saattaa olla heikko oma rengasjärjestelmä. Mimas-kuussa on suuri kraatteri, Enceladuksen pinta on lähes peilinkirkas ja näyttää melko äskettäin muokkautuneelta. Useimmat Saturnuksen kuista ovat jäisiä kraatterien peittämiä, kylmiä ja kaasukehättömiä kappaleita, joiden tiheys on alhainen. Kuiden tiheys on noin 0,6–1,7 g/cm³. Kuut koostuvat kivestä ja jäästä, ja suuremmat kuut näyttävät olevan tiheämpiä, koska puristuvat tiiviimmin kasaan.

Kuiden tutkimisen historiaa

Saturnuksen kuita Cassini-avaruusluotaimen kuvassa. Etualalla Dione, taustalla Titan. Prometheus renkaan vieressä ja Telesto ylhäällä.

Saturnukselta tunnettiin kahdeksan kuuta optisilla kaukoputkilla tehdyillä suorilla havainnoilla, ennen valokuvaustekniikan kehittymistä:

• Titan, löytäjänä vuonna 1655 Christiaan Huygens
• Tethys, Dione, Rhea ja Japetus, löytäjänä vuosina 1671–1684 Giovanni Domenico Cassini
• Mimas ja Enceladus, löytäjänä vuonna 1789 William Herschel
• Hyperion, löytäjinä vuonna 1848 W. C. Bond, G. P. Bond ja William Lassell.

Valokuvaustekniikan kehittymisen ja pitkien valotusaikojen myötä löydettiin seuraavat kuut:

• Phoebe, löytäjänä vuonna 1899 W. H. Pickering
• Janus ja Epimetheus havaittiin vuonna 1966, mutta ei vahvistettu, eikä oivallettu että saman kiertoradan jakaa kaksi eri kuuta.

Ulkoplaneettoja kuvaamaan lähetettyjen luotaimien ja kehittyneempien kaukoputkien myötä on vuodesta 1980 lähtien löydetty runsaasti uusia kuita:

• Helene, löytäjinä vuonna 1980 Pierre Laques ja Jean Lecacheux
• Voyager-luotaimien ottamista kuvista löydettiin Atlas, Prometheus, Pandora, Telesto ja Calypso vuonna 1980 ja viimeisenä Pan vuonna 1990.

Vuonna 1997 laukaistu Cassini-luotain tutki Saturnuksen kuujärjestelmää vuodesta 2004, jolloin se ohjattiin Saturnuksen kiertoradalle. Luotaimen mukana kulkenut Huygens-luotain laskeutui Titanin pinnalle vuonna 2005 ja otti kuvia kuun pinnasta.

Saturnuksen kuiden jaottelu

Saturnuksen kuita voidaan jaotella ryhmiin:

• Pienimmät, sisimmät kuut aivan renkaiden lähistöillä tai sisässä
• Sisimmät suuret kuut Mimas, Enceladus, Tethys ja Dione
• Uloimmat suuret kuut Rhea, Titan, Hyperion, Japetus
• Epäsäännölliset kuut
• Myötäsuuntaan kiertävät, muun muassa Siarnaq, Albiorix
• Taantuvasti kiertävät, esimerkiksi Phoebe

Saturnuksen kuujärjestelmän gravitaatioilmiöitä

Janus kiertää lähes samalla radalla Epimetheuksen kanssa.

Saturnuksen kuujärjestelmässä näkyy monenlaisia taivaanmekaanisia ilmiöitä. Pan on pieni kuu, joka ”paimentaa” Saturnuksen renkaita Encken jaoksi kutsutussa aukossa A-renkaan sisäpuolella. A-renkaan ulkoreunaa pitää paikoillaan rataresonanssi Epimetheus- ja Janus-kuiden kanssa, jotka kiertävät lähes samalla radalla vaihdellen ratojaan säännöllisin jaksoin.^[2] Enceladus ja Dione ovat niin sanotussa 1:2 rataresonanssissa, eli Enceladus kiertää kaksi kierrosta siinä missä Dione yhden. Tethys-kuun kanssa samalla radalla kiertää troijalaisten asteroidien tapaisesti 60° edellä ja 60° jäljessä kaksi pientä kuuta, Telesto ja Calypso. Saturnuksen kuiden kiertoajoista voidaan johtaa resonansseja ja eksponenttilaki kiertoajoille.

Saturnuksen kuiden alkuperä

Saturnuksen sisemmät kuut näyttävät syntyneen samaan aikaan Saturnuksen kanssa, sillä ne kiertävät Saturnusta suunnilleen samassa tasossa kuin mitä Saturnus pyörii melko pyöreillä radoilla. Tämä viittaa siihen että näillä on yhteys. Oletetaan, että Saturnuksella on ollut esiplanetaarista kiekkoa muistuttava kaasulevy ympärillään. Siihen virtasi kaasua ja jää- sekä kivihitusia ja suurempiakin kappaleita esiplanetaarisesta kiekosta. Tässä teoriassa on omat ongelmansa, sen mukaan alkuaurinkosumu on liian kuuma ja materian kertyminen liian nopeaa.^[3] Vastaus tähän on se, että Saturnuksen kuiden synty alkoi silloin, kun alkuaurinkosumun kaasu oli jo huvennut, ja kaasua virtasi vain vähän.

Saturnuksen ulommat kuut kiertävät soikeilla radoilla, jotka ovat kallellaan Saturnukseen nähden. Tämä johtuu siitä, että nämä kuut ovat Saturnuksen sieppaamia asteroideja. Saturnuksen kuujärjestelmässä ei ole samanlaista tiheä kuu lähellä planeettaa, harva kuu kauempana planeetasta -jakautumaa kuin Jupiterin kuissa, mutta pienemmät Saturnuksen kuut näyttävät harvemmilta kuin suuremmat. Tällöin Titan on tihein Saturnuksen kuista. Saturnuksen kuiden ratojen arvellaan aikojen kuluessa muuttuneen keskinäisten vuorovesivoimien takia. Vuorovesikitka on synnyttänyt joidenkin kuiden pinnalla vulkanismia, joissa pinnalla purkautuva aine on kivilaavan sijasta jäätä. Kuissa on ammoniakkia, metaania ja vesijäätä. Kaikissa kuissa ei ole ollut vulkanismia. Sisemmät suuret kuut ulottuvat noin 25 planeetan säteen päähän, suunnilleen samoin kuin Jupiterilla. Myös laskujen mukaan 20–30 planeetan sädettä on se raja, missä sisään virtaavalla kaasulla on niin suuri kulmanopeus, että se virtaa kiekkomaisesti.

Vertailun vuoksi Saturnuksen kirkkaimmat renkaat A–C kiertävät planeettaa 74 658–136 775 km:n päässä planeetan keskustasta. Rengasjärjestelmä ulottuu ainakin 66 900–483 000 km:n päähän Saturnuksen keskipisteestä. Saturnuksen oma säde päiväntasaajalla on 60 268 km. Sisin kuu Pan kiertää silloin 2,21 planeetan säteen päässä.

Taulukko Saturnuksen kuista

Numero	Nimi	Halkaisija (km)	Massa (kg)	Keskietäisyys (km)	Kiertoaika (d)	Sijainti	Löydetty
	S/2009 S 1						2009
XVIII	Pan	19	2,7×1015	133 583	0,575	Encken jaossa	1990
XXXV	Daphnis	6–8	tuntematon	136 505	0,59408	Keelerin aukossa	2005
XV	Atlas	30 (40 × 20)	tuntematon	137 670	0,6019	noin 800 km A-renkaan ulkoreunasta, paimenkuu	1980
XVI	Prometheus	91 (145 × 85 × 62)	2,70×1017	139 350	0,6130	lähellä F-renkaan sisäreunaa, paimenkuu	1980
XVII	Pandora	84 (114 × 84 × 62)	2,20×1017	141 700	0,6285	lähellä F-renkaan ulkoreunaa, paimenkuu	1980
XI	Epimetheus	115 (144 × 108 × 98)	5,60×1017	151 422	0,6942	samalla kiertoradalla	1966
X	Janus	178 (196 × 192 × 150)	2,01×1018	151 472	0,6945		1966
LIII	Aegaeon	~0,5		167 500	0,80812		2008
I	Mimas	397	3,80×1019	185 520	0,942422		1789
XXXII	Methone	3	tuntematon	194 000	1,01		2004
XLIX	Anthe	~2	tuntematon	197 700	1,03650		2007
XXXIII	Pallene	4	tuntematon	211 000	1,14		2004
II	Enceladus	499	7,30×1019	238 020	1,370218	E-renkaan keskellä	1789
III	Tethys	1060	6,22×1020	294 660	1,887802		1684
XIII	Telesto	29 (34 × 28 × 36)	tuntematon	294 660	1,887802	edellä kiertävä Tethyksen troijalainen	1980
XIV	Calypso	26 (34 × 22 × 22)	tuntematon	294 660	1,887802	jäljessä kiertävä Tethyksen troijalainen	1980
IV	Dione	1118	1,05×1021	377 400	2,736915		1684
XII	Helene	33 (36 × 32 × 30)	tuntematon	377 400	2,736915	edellä kiertävä Dionen troijalainen	1980
XXXIV	Polydeuces	3,5	tuntematon	377 000	2,737	jäljessä kiertävä Dionen troijalainen	2004
V	Rhea	1528	2,49×1021	527 040	4,5175		1672
VI	Titan	5151	1,35×1023	1 221 850	15,94542	Aurinkokunnan toiseksi suurin kuu	1655
VII	Hyperion	286 (410 × 260 × 220)	1,77×1019	1 481 100	21,27661		1848
VIII	Japetus	1460	1,88×1021	3 561 300	79,33018		1671
XXIV	Kiviuq	~16	tuntematon	11 365 000	449,2	inuitiryhmässä	2000
XXII	Ijiraq	~12	tuntematon	11 442 000	451,5	inuitiryhmässä	2000
IX	Phoebe	220	4,00×1018	12 944 300	−548,2 **	viikinkiryhmässä	1899
XX	Paaliaq	~22	tuntematon	15 199 000	686,9	inuitiryhmässä	2000
XXVII	Skathi	~8	tuntematon	15 647 000	−728,9 **	viikinkiryhmässä	2000
XXVI	Albiorix	~32	tuntematon	16 404 000	783,5	gallialaisryhmässä	2000
	S/2007 S 2						2007
XXXVII	Bebhionn	~6	tuntematon	17 153 520	838,77	gallialaisryhmässä	2004
XXVIII	Erriapo	~10	tuntematon	17 236 900	871,9	gallialaisryhmässä	2000
XLVII	Skoll	~6	tuntematon	17 473 800	−862,37 **	viikinkiryhmässä	2006
XXIX	Siarnaq	~40	tuntematon	17 776 600	884,88	inuitiryhmässä	2000
LII	Tarqeq	~7	tuntematon	17 910 600	884,88	inuitiryhmässä	2007
	S/2004 S 13						2004
LI	Greip	~6	tuntematon	18 065 700	−906,56 **	viikinkiryhmässä	2006
XLIV	Hyrrokkin	~8	tuntematon	18 168 300	−914,29 **	viikinkiryhmässä	2006
L	Jarnsaxa	~6	tuntematon	18 556 900	−943,78 **	viikinkiryhmässä	2006
XXI	Tarvos	~15	tuntematon	18 562 800	944,23	gallialaisryhmässä	2000
XXV	Mundilfari	~7	tuntematon	18 725 800	−956,70 **	viikinkiryhmässä	2000
	S/2006 S 1						2006
	S/2004 S 17						2004
XXXVIII	Bergelmir	~6	tuntematon	19 104 000	−985,83 **	viikinkiryhmässä	2004
XXXI	Narvi	~7	tuntematon	19 395 200	−1008,45 **	viikinkiryhmässä	2003
XXIII	Suttungr	~7	tuntematon	19 579 000	−1022,82 **	viikinkiryhmässä	2000
XLIII	Hati	~6	tuntematon	19 709 300	−1033,05 **	viikinkiryhmässä	2004
	S/2004 S 12						2004
XL	Farbauti	~5	tuntematon	19 984 800	−1054,78 **	viikinkiryhmässä	2004
XXX	Thrymr	~7	tuntematon	20 278 100	−1086,9 **	viikinkiryhmässä	2000
XXXVI	Aegir	~6	tuntematon	20 482 900	−1094,46 **	viikinkiryhmässä	2004
	S/2007 S 3						2007
XXXIX	Bestla	~7	tuntematon	20 570 000	−1101,45 **	viikinkiryhmässä	2004
	S/2004 S 7						2004
	S/2006 S 3						2006
XLI	Fenrir	~4	tuntematon	21 930 644	−1212,53 **	viikinkiryhmässä	2004
XLVIII	Surtur	~6	tuntematon	22 288 916	−1242,36 **	viikinkiryhmässä	2006
XLV	Kari	~7	tuntematon	22 321 200	−1245,06 **	viikinkiryhmässä	2006
XIX	Ymir	~18	tuntematon	22 429 673	−1254,15 **	viikinkiryhmässä	2000
XLVI	Loge	~6	tuntematon	22 984 322	−1300,95 **	viikinkiryhmässä	2006
XLII	Fornjot	~6	tuntematon	24 504 879	−1432,16 **	viikinkiryhmässä	2004

^** Kuu kiertää retrogradisesti eli planeetan pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan.

Katso myös

• Saturnuksen renkaat