Sao Thổ nổi tiếng là một người khổng lồ khí đốt và hệ thống vành đai ấn tượng. Nhưng nó có làm bạn ngạc nhiên khi biết rằng hành tinh này cũng có các mặt trăng nhiều thứ hai trong Hệ Mặt trời, chỉ đứng sau Sao Mộc? Đúng vậy, Sao Thổ có ít nhất 150 mặt trăng và mặt trăng, mặc dù chỉ có 62 quỹ đạo được xác nhận và chỉ có 53 tên được đặt tên chính thức.
Hầu hết các mặt trăng này là những cơ thể nhỏ, băng giá ít hơn một phần của hệ thống vòng ấn tượng của nó. Trên thực tế, 34 trong số các mặt trăng đã được đặt tên có đường kính dưới 10 km trong khi 14 mặt trăng khác có đường kính từ 10 đến 50 km. Tuy nhiên, một số mặt trăng bên trong và bên ngoài của nó là một trong những mặt trăng lớn nhất và ấn tượng nhất trong Hệ Mặt trời, có đường kính từ 250 đến 5000 km và chứa đựng một số bí ẩn lớn nhất trong Hệ Mặt trời.
Các mặt trăng của Sao Thổ có nhiều môi trường khác nhau giữa chúng đến nỗi bạn sẽ được tha thứ vì muốn dành toàn bộ nhiệm vụ chỉ để nhìn vào các vệ tinh của nó. Từ Titan màu cam và mờ cho đến những luồng băng giá phát ra từ Enceladus, nghiên cứu hệ thống Saturn Hồi cho chúng ta nhiều điều để suy nghĩ. Không chỉ vậy, những khám phá về mặt trăng tiếp tục đến. Tính đến tháng 4 năm 2014, có 62 vệ tinh được biết đến của Sao Thổ (tất nhiên không bao gồm các vành đai ngoạn mục của nó). Năm mươi ba trong số những thế giới được đặt tên.
Khám phá và đặt tên:
Trước khi phát minh ra nhiếp ảnh kính thiên văn, tám mặt trăng Saturn đã được quan sát bằng kính viễn vọng đơn giản. Người đầu tiên được phát hiện là Titan, mặt trăng lớn nhất Sao Thổ, được Christiaan Huygens quan sát vào năm 1655 bằng kính viễn vọng do chính ông thiết kế. Trong khoảng thời gian từ 1671 đến 1684, Giovanni Domenico Cassini đã phát hiện ra các mặt trăng của Tethys, Dione, Rhea và Iapetus - mà ông gọi chung là tên của Sider Lodoicea (tiếng Latin cho ngôi sao Louis Louis Stars, theo tên vua Louis XIV của Pháp).
Năm 1789, William Herschel đã phát hiện ra Mimas và Enceladus, trong khi các nhà thiên văn học cha và con trai W.C Bond và G.P. Bond phát hiện ra Hyperion vào năm 1848 - được William Lassell phát hiện độc lập cùng năm đó. Vào cuối thế kỷ 19, việc phát minh ra các tấm ảnh phơi sáng dài cho phép phát hiện ra nhiều mặt trăng hơn - lần đầu tiên Phoebe, được quan sát vào năm 1899 bởi W.H. Nhặt.
Năm 1966, vệ tinh thứ mười của Sao Thổ được nhà thiên văn học người Pháp Audouin Dollfus phát hiện, sau này được đặt tên là Janus. Vài năm sau, người ta nhận ra rằng những quan sát của anh ta chỉ có thể được giải thích nếu một vệ tinh khác có mặt với quỹ đạo tương tự như của Janus. Mặt trăng thứ mười một này sau đó được đặt tên là Epimetheus, có chung quỹ đạo với Janus và là đồng quỹ đạo duy nhất được biết đến trong Hệ Mặt trời.
Đến năm 1980, ba mặt trăng bổ sung đã được phát hiện và sau đó được xác nhận bởi Hành trình thăm dò. Chúng là các mặt trăng trojan (xem bên dưới) của Helene (quay quanh Dione) cũng như Telesto và Calypso (quay quanh Tethys).
Nghiên cứu về các hành tinh bên ngoài đã được cách mạng hóa bằng cách sử dụng các tàu thăm dò không gian không người lái. Điều này bắt đầu với sự xuất hiện của Hành trình tàu vũ trụ đến hệ thống Cronian vào những năm 1980-81, kết quả là phát hiện ra ba mặt trăng bổ sung - Atlas, Prometheus và Pandora - nâng tổng số lên 17. Đến năm 1990, hình ảnh lưu trữ cũng tiết lộ sự tồn tại của Pan.
Tiếp theo là Cassini-Huygens Nhiệm vụ, đến Sao Thổ vào mùa hè năm 2004. Ban đầu, Cassini đã phát hiện ra ba mặt trăng nhỏ bên trong, bao gồm Methone và Pallene giữa Mimas và Enceladus, cũng như mặt trăng Lagrangian thứ hai của Dione - Polydeuces. Vào tháng 11 năm 2004, Cassini các nhà khoa học tuyên bố rằng một số mặt trăng nữa phải quay quanh các vòng Saturn. Từ dữ liệu này, nhiều mặt trăng và mặt trăng của Daphni và Anthe đã được xác nhận.
Nghiên cứu về các mặt trăng Saturn, cũng được hỗ trợ bởi sự ra đời của các thiết bị ghép điện tích kỹ thuật số, thay thế các tấm ảnh vào cuối thế kỷ 20. Bởi vì điều này, các kính viễn vọng trên mặt đất đã bắt đầu phát hiện ra một số mặt trăng không đều mới xung quanh Sao Thổ. Năm 2000, ba kính viễn vọng cỡ trung bình đã tìm thấy mười ba mặt trăng mới với quỹ đạo lệch tâm có khoảng cách đáng kể so với hành tinh.
Năm 2005, các nhà thiên văn học sử dụng Đài thiên văn Mauna Kea đã công bố phát hiện thêm mười hai mặt trăng nhỏ bên ngoài. Năm 2006, các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Subaru Nhật Bản tại Mauna Kea đã báo cáo về việc phát hiện thêm 9 mặt trăng bất thường. Vào tháng 4 năm 2007, Tarqeq (S / 2007 S 1) đã được công bố và vào tháng Năm cùng năm đó, S / 2007 S 2 và S / 2007 S 3 đã được báo cáo.
Tên hiện đại của các mặt trăng của Sao Thổ được đề xuất bởi John Herschel (con trai của William Herschel) vào năm 1847. Để phù hợp với danh pháp của các hành tinh khác, ông đề xuất chúng được đặt tên theo các nhân vật thần thoại liên quan đến thần nông nghiệp và thu hoạch của La Mã - Saturn, tương đương với Cronus của Hy Lạp. Đặc biệt, bảy vệ tinh được biết đến được đặt theo tên của Titans, Titanesses và Giants - anh chị em của Cronus.
Năm 1848, Lassell đề xuất rằng vệ tinh thứ tám của Sao Thổ được đặt tên là Hyperion theo tên một Titan khác. Khi vào thế kỷ 20, tên của Titans đã cạn kiệt, các mặt trăng được đặt theo tên của các nhân vật khác nhau trong thần thoại Greco-Roman, hoặc người khổng lồ từ các thần thoại khác. Tất cả các mặt trăng bất thường (trừ Phoebe) được đặt theo tên của các vị thần Inuit và Gallic và người khổng lồ băng Bắc Âu.
Sao Thổ bên trong Moons lớn bên trong:
Các mặt trăng Sao Thổ được nhóm lại dựa trên kích thước, quỹ đạo và khoảng cách gần với Sao Thổ của chúng. Các mặt trăng trong cùng và mặt trăng thông thường đều có độ nghiêng quỹ đạo nhỏ và độ lệch tâm và quỹ đạo tiến. Trong khi đó, các mặt trăng không đều ở các vùng ngoài cùng có bán kính quỹ đạo hàng triệu km, chu kỳ quỹ đạo kéo dài vài năm và di chuyển theo quỹ đạo ngược.
Sao Thổ bên trong Moons lớn, có quỹ đạo trong Vòng E (xem bên dưới), bao gồm các vệ tinh lớn hơn Mimas, Enceladus, Tethys và Dione. Những mặt trăng này đều có thành phần chủ yếu là băng nước, và được cho là phân biệt thành lõi đá và lớp phủ băng giá và lớp vỏ. Với đường kính 396 km và khối lượng 0,4 × 1020 kg, Mimas là nhỏ nhất và nhỏ nhất trong số các mặt trăng này. Nó có hình trứng và quỹ đạo Sao Thổ ở khoảng cách 185,539 km với chu kỳ quỹ đạo là 0,9 ngày.
Một số người gọi đùa là Mimas Mặt trăng Tử thần Ngôi sao vì miệng núi lửa trên bề mặt giống với cỗ máy từChiến tranh giữa các vì saovũ trụ. Miệng núi lửa Herschel dài 140 km (88 dặm) bằng khoảng một phần ba đường kính của mặt trăng và có thể tạo ra các vết nứt (chasmata) ở phía đối diện Mặt trăng. Trên thực tế, có những miệng hố trên khắp mặt trăng nhỏ, khiến nó trở thành một trong những điểm nổi bật nhất trong Hệ Mặt Trời.
Enceladus, trong khi đó, có đường kính 504 km, khối lượng 1,1 × 1020 km và có dạng hình cầu. Nó quay quanh Sao Thổ ở khoảng cách 237.948 km và mất 1,4 ngày để hoàn thành một quỹ đạo. Mặc dù nó là một trong những mặt trăng hình cầu nhỏ hơn, nhưng đó là mặt trăng Cronian duy nhất hoạt động nội sinh - và là một trong những vật thể nhỏ nhất được biết đến trong Hệ Mặt trời hoạt động về mặt địa chất. Điều này dẫn đến các tính năng như sọc hổ nổi tiếng của người Viking - một loạt các đứt gãy liên tục, gồ ghề, hơi cong và gần như song song trong các vĩ độ cực nam mặt trăng.
Các mạch nước phun lớn cũng đã được quan sát thấy ở khu vực cực nam, nơi định kỳ giải phóng các luồng nước đá, khí và bụi bổ sung cho vòng Saturn Hồi E. Những chiếc máy bay phản lực này là một trong nhiều dấu hiệu cho thấy Enceladus có nước lỏng bên dưới lớp vỏ băng giá, nơi các quá trình địa nhiệt giải phóng đủ nhiệt để duy trì một đại dương nước ấm gần lõi của nó.
Mặt trăng có ít nhất năm loại địa hình khác nhau, bề mặt địa chất trẻ tuổi của trẻ em dưới 100 triệu năm. Với suất phản chiếu hình học chiếm hơn 140%, đó là do nó được cấu tạo phần lớn từ nước đá, Enceladus là một trong những vật thể sáng nhất được biết đến trong Hệ Mặt trời.
Với đường kính 1066 km, Tethys là mặt trăng lớn thứ hai của Sao Thổ và mặt trăng lớn thứ 16 trong Hệ Mặt Trời. Phần lớn bề mặt của nó được tạo thành từ địa hình nhiều miệng núi lửa và đồi núi và một vùng đồng bằng nhỏ hơn và mịn hơn. Đặc điểm nổi bật nhất của nó là miệng núi lửa va chạm lớn Odysseus, có đường kính 400 km, và hệ thống hẻm núi rộng lớn có tên Ithaca Chasma - đồng tâm với Odysseus và rộng 100 km, sâu 3 đến 5 km và dài 2.000 km.
Với đường kính và khối lượng 1.123 km và 11 × 1020 kg, Dione là mặt trăng bên trong lớn nhất của Sao Thổ. Phần lớn bề mặt Dione Voi là địa hình cũ bị phá hủy nặng nề, với các miệng hố có đường kính lên tới 250 km. Tuy nhiên, mặt trăng cũng được bao phủ bởi một mạng lưới rộng lớn các máng và dòng dõi cho thấy rằng trong quá khứ nó có hoạt động kiến tạo toàn cầu.
Nó được bao phủ trong hẻm núi, nứt và miệng núi lửa và được phủ từ bụi trong vòng E có nguồn gốc từ Enceladus. Vị trí của bụi này đã khiến các nhà thiên văn học đưa ra giả thuyết rằng mặt trăng đã quay khoảng 180 độ so với vị trí ban đầu của nó trong quá khứ, có lẽ do một tác động lớn.
Sao Thổ lớn Moons ngoài Moons:
Các Moons ngoài lớn, có quỹ đạo bên ngoài Vành đai E của Saturn, có cấu tạo tương tự như các Moons bên trong - tức là có thành phần chủ yếu là nước đá và đá. Trong số này, Rhea là lớn thứ hai - đường kính 1.527 km và 23 × 1020 kg về khối lượng - và mặt trăng lớn thứ chín của Hệ Mặt trời. Với bán kính quỹ đạo là 527.108 km, nó là khoảng cách xa thứ năm trong số các mặt trăng lớn hơn và mất 4,5 ngày để hoàn thành một quỹ đạo.
Giống như các vệ tinh Cronian khác, Rhea có bề mặt miệng núi lửa khá nặng và một vài vết nứt lớn trên bán cầu kéo dài. Rhea cũng có hai lưu vực tác động rất lớn trên bán cầu chống Saturn của nó - miệng núi lửa Tirawa (tương tự Odysseus trên Tethys) và một miệng núi lửa chưa được đặt tên - có chiều dài lần lượt là 400 và 500 km.
Rhea có ít nhất hai phần chính, các hố phúc sáng đầu tiên với hố lớn hơn 40 km (25 dặm), và một phần thứ hai với hố nhỏ hơn. Sự khác biệt trong các tính năng này được cho là bằng chứng của một sự kiện tái xuất hiện lớn tại một thời điểm trong Rheaùi vừa qua.
Với đường kính 5150 km và 1.350 × 1020 kg về khối lượng, Titan là mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ và chiếm hơn 96% khối lượng trên quỹ đạo quanh hành tinh. Titan cũng là mặt trăng lớn duy nhất có bầu khí quyển riêng, lạnh, dày đặc và có thành phần chủ yếu là nitơ với một phần nhỏ khí mêtan. Các nhà khoa học cũng đã ghi nhận sự hiện diện của hydrocarbon thơm đa vòng trong bầu khí quyển phía trên, cũng như các tinh thể băng metan.
Bề mặt của Titan, rất khó quan sát do khói mù khí quyển dai dẳng, chỉ cho thấy một vài miệng hố va chạm, bằng chứng của cryovolcanoes và các cánh đồng cồn dọc được hình thành rõ ràng bởi gió thủy triều. Titan cũng là cơ quan duy nhất trong Hệ Mặt trời bên cạnh Trái đất có các khối chất lỏng trên bề mặt của nó, dưới dạng các hồ ethane khí mêtan ở các vùng cực Bắc và Nam Titan.
Titan cũng được phân biệt là mặt trăng Cronian duy nhất từng có một tàu thăm dò trên đó. Đây là tàu đổ bộ Huygens, được tàu vũ trụ Cassini mang đến thế giới mờ ảo. Các Titan Quy trình giống như Trái đất và khí quyển dày đặc là một trong những điều làm cho thế giới này trở nên nổi bật đối với các nhà khoa học, bao gồm các cơn mưa ethane và metan của nó từ vũ trụ và chảy trên bề mặt.
Với khoảng cách quỹ đạo là 1.21.870 km, đây là mặt trăng lớn thứ hai từ Sao Thổ và hoàn thành một quỹ đạo duy nhất cứ sau 16 ngày. Giống như Europa và Ganymede, người ta tin rằng Titan có một đại dương dưới đáy biển được làm bằng nước trộn với amoniac, có thể phun trào lên bề mặt của mặt trăng và dẫn đến hiện tượng lạnh.
Hyperion là hàng xóm ngay lập tức của Titan. Với đường kính trung bình khoảng 270 km, nó nhỏ hơn và nhẹ hơn Mimas. Nó cũng có hình dạng bất thường và khá kỳ lạ trong thành phần. Về cơ bản, mặt trăng là một cơ thể hình trứng, màu nâu với bề mặt cực kỳ xốp (giống như một miếng bọt biển). Bề mặt của Hyperion được bao phủ bởi nhiều miệng hố va chạm, hầu hết có đường kính từ 2 đến 10 km. Nó cũng có một vòng quay rất khó đoán, không có cực hay xích đạo được xác định rõ.
Với đường kính 1.470 km và 18 × 1020 kg về khối lượng, Iapetus là khối lượng lớn thứ ba trong số các mặt trăng lớn của Sao Thổ. Và ở khoảng cách 3.560.820 km từ Sao Thổ, nó là nơi xa nhất trong các mặt trăng lớn và mất 79 ngày để hoàn thành một quỹ đạo. Do màu sắc và thành phần khác thường của nó - bán cầu hàng đầu của nó có màu tối và đen trong khi bán cầu của nó sáng hơn nhiều - nó thường được gọi là mặt trăng âm dương và âm dương của mặt trăng Saturn.
Sao Thổ không thường xuyên Moons:
Ngoài những mặt trăng lớn hơn này là Sao Thổ không thường xuyên. Những vệ tinh này nhỏ, có bán kính lớn, nghiêng, có quỹ đạo chủ yếu là ngược và được cho là đã bị thu hút bởi lực hấp dẫn Saturn. Những mặt trăng này được tạo thành từ ba nhóm cơ bản - Nhóm Inuit, Nhóm Gallic và Nhóm Bắc Âu.
Nhóm Inuit bao gồm năm mặt trăng bất thường được đặt tên từ thần thoại Inuit - Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq và Tarqeq. Tất cả đều có quỹ đạo tiên tiến từ 11,1 đến 17,9 triệu km và đường kính từ 7 đến 40 km. Chúng đều có ngoại hình tương tự nhau (màu đỏ nhạt) và có độ nghiêng quỹ đạo trong khoảng từ 45 đến 50 °.
Nhóm Gallic là một nhóm gồm bốn mặt trăng bên ngoài được đặt tên theo các nhân vật trong thần thoại Gallic -Albiorix, Bebhionn, Erriapus và Tarvos. Ở đây cũng vậy, các mặt trăng có hình dạng tương tự nhau và có quỹ đạo nằm trong khoảng từ 16 đến 19 triệu km. Độ nghiêng của chúng nằm trong phạm vi 35 ° -40 °, độ lệch tâm của chúng khoảng 0,53 và chúng có kích thước từ 6 đến 32 km.
Cuối cùng, có nhóm người Bắc Âu, bao gồm 29 mặt trăng bên ngoài thụt lùi lấy tên của họ từ thần thoại Bắc Âu. Các vệ tinh này có kích thước từ 6 đến 18 km, khoảng cách từ 12 đến 24 triệu km, độ nghiêng của chúng trong khoảng 136 ° đến 175 ° và độ lệch tâm của chúng trong khoảng từ 0,13 đến 0,77. Nhóm này đôi khi cũng được gọi là nhóm Phoebe, do sự hiện diện của một mặt trăng lớn hơn trong nhóm - có đường kính 240 km. Lớn thứ hai, Ymir, có chiều dài 18 km.
Trong Moons lớn bên trong và bên ngoài, cũng có những người thuộc nhóm Alkyonide. Những mặt trăng này - Methone, Anthe và Pallene - được đặt theo tên của Alkyonides trong thần thoại Hy Lạp, nằm giữa quỹ đạo của Mimas và Enceladus, và là một trong những mặt trăng nhỏ nhất quanh Sao Thổ. Một số mặt trăng lớn hơn thậm chí có mặt trăng của riêng chúng, được gọi là mặt trăng Trojan. Chẳng hạn, Tethys có hai trojan - Telesto và Calypso, trong khi Dione có Helene và Polydeuces.
Hình thành mặt trăng:
Người ta cho rằng mặt trăng Titan của Sao Thổ, các mặt trăng và vành đai cỡ trung của nó được phát triển theo cách gần với các mặt trăng Galilê của Sao Mộc. Nói tóm lại, điều này có nghĩa là các mặt trăng thông thường được hình thành từ một đĩa quanh hành tinh, một vòng khí tích tụ và các mảnh vụn rắn tương tự như một đĩa tiền đạo. Trong khi đó, các mặt trăng không đều bên ngoài được cho là vật thể đã bị lực hấp dẫn của Sao Thổ bắt giữ và vẫn ở trong quỹ đạo xa xôi.
Tuy nhiên, có một số biến thể về lý thuyết này. Trong một kịch bản khác, hai mặt trăng có kích thước Titan được hình thành từ một đĩa bồi tụ xung quanh Sao Thổ; cái thứ hai cuối cùng vỡ ra để tạo ra những chiếc nhẫn và mặt trăng cỡ trung bên trong. Trong một trường hợp khác, hai mặt trăng lớn hợp nhất với nhau tạo thành Titan và vụ va chạm rải rác các mảnh vụn băng giá hình thành để tạo ra các mặt trăng cỡ trung bình.
Tuy nhiên, cơ chế về cách mặt trăng hình thành vẫn còn là một bí ẩn trong thời điểm hiện tại. Với các nhiệm vụ bổ sung được gắn kết để nghiên cứu khí quyển, bố cục và bề mặt của những mặt trăng này, chúng ta có thể bắt đầu hiểu chúng thực sự đến từ đâu.
Giống như Sao Mộc, và tất cả những người khổng lồ khí khác, hệ thống vệ tinh Sao Thổ rộng lớn vì nó rất ấn tượng. Ngoài các mặt trăng lớn hơn được cho là hình thành từ một mảnh vụn khổng lồ đã từng quay quanh nó, nó cũng có vô số vệ tinh nhỏ hơn đã bị trường hấp dẫn của nó bắt giữ trong suốt hàng tỷ năm. Người ta chỉ có thể tưởng tượng có bao nhiêu vẫn còn được tìm thấy quay quanh người khổng lồ nhẫn.
Chúng tôi có nhiều bài viết hay về Sao Thổ và mặt trăng của nó tại Tạp chí Vũ trụ. Ví dụ, ở đây, Sao Thổ có bao nhiêu Moons? và sao Thổ đang tạo ra một mặt trăng mới?
Ở đây, một bài báo về việc phát hiện ra mặt trăng thứ 60 của Sao Thổ và một bài viết khác về cách các mặt trăng Saturn có thể tạo ra những chiếc nhẫn mới.
Muốn biết thêm thông tin về vệ tinh Saturn? Kiểm tra thông tin của NASA về Cassini trên các mặt trăng của Sao Thổ và nhiều thông tin khác từ trang web Thám hiểm Hệ mặt trời của NASA.
Chúng tôi đã ghi lại hai tập phim Thiên văn học chỉ về Sao Thổ. Đầu tiên là Tập 59: Sao Thổ, và lần thứ hai là Tập 61: Sao Thổ Moons.
Nguồn:
- NASA- Nhiệm vụ Cassini - Saturn từ Moons
- Sao Thổ Moons (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu)
- Nhiệm vụ Cassini Solstice (NASA)
- Cassini-Huygens (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu)
- Phòng thí nghiệm trung tâm hình ảnh Cassini cho hoạt động (CICLOPS)
