SATURNO: i grandi satelliti interni

Sono all'interno del tenue anello E e sono fra i satellici storici, scoperti prima dell' uso delle lastre fotografiche, quelli i più vicini a Saturno; di questo gruppo di satelliti fa parte Encelado, posizionato tra Mimas e Teti, approfonditamente studiato durante la missione Cassini.

Mimas
Mimas fotografata nella Divisione Cassini Foto di Mimas nella Divisione Cassini molto cantrastata e schiarita per poter vedere il debole anello F Noto anche come Mimante venne scoperto nel settembre 1789 da William Herschel e gli venne successivamente assegnato il nome di un figlio di Gea. È il responsabile della Divisione Cassini, che separa il due anelli più estesi di Saturno, l'anello A e l'anello B; infatti qualunque particella si trovasse all'interno della Divisione sarebbe in risonanza orbitale 2:1 con il satellitte: 2 orbite della particella=1 orbita di Mimas, a lungo andare la gravità del satellite modificherebbe i parametri orbitali delle particelle costringendole a spostarsi fuori dalla Divisione.
Mimas è anche responsabile di altre peculiarità degli anelli di Saturno: intanto le particelle della zona di confine fra gli anelli C e B sono in risonanza 3:1 con il satellite, poi il satellite pastore Pandora è in risonanza orbitale 3:2, ed infine si è scoperto che l'anello G ha una risonanza corotazionale dell'eccentricità 7:6 con Mimas.
Si tratta di un satellite di forma quasi sferoidale, 418x392x382 km, che ruota attorno a Saturno ad una distanza media di 185.400 km, con una rotazione sincrona, in 0.9424218 giorni terrestri; l'orbita è inclinata rispetto a Saturno di 1.566o ed ha una eccentricità di 0.0206. Ha una densità piuttosto bassa, 1.1479 gr/cm3, quindi il satellite deve essere composto soprattutto di ghiaccio d'acqua e solo una piccola quantità di roccia; questo spiegherebbe anche la forma non perfettamente sferica del satellite, che sarebbe dovuta alle forze mareali che agiscono su di esso.
Emisfero sud di Mimas,  opposto a Saturno
Come si presenta Mimas dall'interno del cratere Herschel, con sullo sfondo la sonda Cassini e Saturno Prima della missione Cassini, che lo ha sorvolato nell'agosto 2005, si è cercato di disegnare la superficie del satellite, ottenendo il quadro qui a lato; si è poi visto che la superficie mostra alcune vallate scoscese, dette chasma, ma soprattutto è coperta di crateri distribuiti in maniera non uniforme: nelle zone equatoriali e tropicali i crateri hanno diametri superiori ai 40 km, mentre nella regione attorno al polo sud hanno diametri inferiori ai 20 km, facendo ipotizzare che i crateri più grandi siano stati rimossi da un qualche fenomeno geologico.
A tali strutture sono stati assegnati nomi derivanti dalla mitologia arturiana: Avalon Chasma, Camelot Chasma, Pelion Chasma, Tintagel Chasma, ..., Arthur Crater, Balin Crater, Galahad Crater, Lancelot Crater, Merlin Crater, Mordred Crater, Uther Crater, ....
Sicuramente la struttura superficiale più evidente di tale satellite è il cratere Herschel, un cratere d'impatto di 140 km di diametro, con una profondità fina a 10 km e pareti alte 5 km, chiamato così in onore dello scopritore del satellite; presenta una vetta centrale alta 6 km rispetto la base del cratere. Considerando le dimensioni relative dei due oggetti celesti se tale cratere fosse sulla Terra avrebbe un diametro di 4000 km, più grande del Canada!
Foto presa dalla sonda Cassini di Mimas e del cratere Herschel
Un'immagine della Morte Nera di Guerre Stellari Negli anni molte persone hanno rilevato che a causa di tale cratere Mimas somiglia curiosamente alla Morte Nera, il satellite artificiale-arma distruttiva del primo film della prima trilogia di "Guerre Stellari" (ora è il quarto della saga completa: "Una nuova speranza"); in realtà è una pura coincidenza in quanto il cratere venne scoperto solo nel 1980, due anni dopo l'uscita del film, quando Mimas venne fotografato per la prima volta dalla sonda Voyager 1.
Sicuramente l'impatto che ha creato il cratere ha quasi disgregato il satellite, sul lato opposto del quale si possono ancora vedere le fratture causate dalle onde d'urto che hanno attraversato tutto il satellite.
Teti
Porta il nome della Titanide figlia di Urano e Gea, moglie del fratello Oceano, madre di 3000 fiumi, fra cui Stige, e di 300 ninfe Oceanine; venne scoperto nel marzo 1684 da Gian Domenico Cassini che ne dedicò la scoperto al Re Luigi XIV indicandolo come uno dei satelliti Lodoicei insieme a Dione, Rea e Giapeto. Si tratta di un corpo quasi sferico, 1080.8x1062.2x1055 km, ghiacciato, come Dione e Rea, ma la sua bassa densità, 0.973 g/cm3, indica che dovrebbe essere composto quasi completamente da ghiaccio d'acqua; si trova a 294.619 km da Saturno, attorno a cui ruota in 1.8878802 giorni, su un'orbita pressochè circolare (eccentricità=0.0001) ed inclinata rispetto al pianeta di 1.12o. Ha una rotazione sincrona. Immagine della sonda Cassini dell'ottobre 2007, ci sono Teti, gli anelli A, B e la Divisione Cassini
Foto presa dalla Cassini della superficie di Teti La superficie del satellite è fortemente craterizzata e mostra numerose "crepe", delle fratture nel ghiaccio causate da spaccature del ghiaccio, inoltre risulta essere una delle più riflettenti del Sistema Solare, albedo alla lunghezza d'onda visuale=1.229, in quanto riflette anche la luce riflessa dalle particelle di acqua ghiacciata del debole anello E.
Sulla superficie sono presenti due tipi di terreni, uno fortemente craterizzato e uno di colore scuro con una cintura leggermente craterizzata che circonda la luna; questa seconda regione indica che in passato Teti ha avuto una certa attività interna, con risalita di terreno più vecchio. Non è ancora chiaro il motivo del colore scuro, ma forse è lo stesso delle lune di Giove Ganimede e Callisto: calotte polari coperte si pezzi di ghiaccio molto luminosi separate da zone meno luminose.
Alle strutture geologiche rilevate su Teti sono stati assegnati nomi di persone e luoghi derivanri dall'Iliade e dall'Odissea, in particolare sono state identificate 2 chasma, Ithaca Chasma e Ogygia Chasma, un solo monte, Scheria Montes e moltissimi crateri: Achilles Crater, Ajax Crater, Circe Crater, Diomedes Crater, Eurycleia Crater, Laertes Crater, Nausicaa Crater, Penelope Crater, Teyresias Crater, ....
Il cratere Odysseus è il più largo: 450 km di diametro, i 2/5 del diametro del satellite e ne occupa gran parte dell'emisfero occidentale; è un tipico cratere da impatto multiring poco profondo, ma segue la forma rotondeggiante del satellite, non ha picchi centrali o alte montagne che ne delimitano l'anello, come per i crateri di Callisto. Tutto ciò è sicuramente dovuto al fatto che col tempo il picco centrale e i "bordi" sono collassati, a causa del cedimento della crosta ghiacciata del stellite.
Foto del cratere Odysseus e dell'intero satellite
Teti con in primo piano la Chasma Ithaca e un dettaglio della Chasma stessa Questo indica anche che all'epoca dell'impatto che ha prodotto Odysseus Teti era sufficientemente caldo e malleabile da modificare la struttura creata, può anche darsi che il suo interno fosse fluido; se il satellite fosse stato più freddo e friabile sarebbe stato disgregato dall'impatto, o, se fosse sopravissuto, il cratere somiglierebbe al cratere Herschel di Mimas.
Probabilmente l'impatto che ha prodotto Odysseus è anche responsabile della creazione della Ithaca Chasma, l'enorme vallata, 100 km di larghezza e 2000 km di lunghezza, che si trova diametralmente opposta al cratere e occupa circa i 3/4 della circonferenza del satellite: l'onda d'urto avrebbe attraversato il satellite frantumando la superficie ghiacciata della faccia opposta. Ha una profondità variabile tra i 3 km e i 5 km ed una temperatura di -187oC.
Un'ipotesi alternativa, molto seguita, sulla formazione della vallata, è che questa sia nata quando l'acqua all'interno del satellite si è solidificata, provocando una espansione del pianeta e quindi la frattura della superficie, dove si trova la valle; in questa fase l'attività geologica avrebbe fatto sparire anche i crateri preesistenti.
La sonda Cassini ha sorvolato Teti nel settembre 2005, ma già prima si pensava che la sua superficie fosse ghiacciata, come si vede nel quadro qui a lato.
Come si ipotizzava fosse la superficie di Teti nella Chasma Ithaca; sullo sfondo Saturno e la sonda Cassini
Teti ha due satelliti che co-orbitano con lui attorno a Saturno, i satelliti troiani Telesto e Calipso.
Dione
Foto di Dione fatta dal Voyager 1 e una immagine della sonda Cassini di Dione e degli anelli di Saturno È un satellite ghiacciato scoperto da Gian Domenico Cassini nel marzo 1684 e porta il nome di una ninfa greca, sorella di Crono; prima che gli venisse assegnato un nome faceva parte, insieme a Teti, Rea e Giapeto, dei "satelliti Lodoicei" così chiamati in onore di Luigi XIV.
Orbita attorno a Saturno in 2.736915 giorni su un'orbita inclinata rispetto al pianeta di 0.019o, con una eccentricità pari a 0.0022, ad una distanza di circa 377.396 km, inoltre ha una rotazione sincrona.
È composto principalmente di ghiaccio d'acqua, ma avendo la densità maggiore di tutti i satelliti naturali di Saturno, escludendo Titano ed Encelado, 1.50 g/cm3, probabilmente al suo interno è presente una notevole quantità di silicati.
La sua superficie, come il relativo albedo, è molto diversa a seconda dell'emisfero che si sta osservando; nell'emisfero anteriore è molto craterizzata e con una luminosità uniforme, nell'emisfero posteriore è presente una rete di sottili striature brillanti su uno sfondo scuro che si sovrappone ai crateri, qui l'albedo è molto più alto.
Tale struttura di lineae è quindi sufficientemente sottile da non nascondere la superficie sottostante; grazie alla Cassini ora si sa che tali striature sono rupi scoscese, ricoperte di ghiaccio, dovute a fratture di origine tettonica e non depositi di ghiaccio espulsi dall'interno per criovulcanesimo quando Dione era geologicamente attivo.
Sul satellite sono state identificate 4 diverse strutture geologiche che portano i nomi di luoghi e personaggi della mitologia romana e soprattutto dell'Eneide: 3 catenae: Aufidus Catena, Pactolus Catena e Pantagian Catena; dei crateri: Alcestes Crater, Cassandra Crater, Dido Crater, Palinaurus Crater, Remus Crater, Sabinus Crater, Turnus Crater, ...; delle fossae: Arpi Fossae, Fidena Fossae, Petelia Fossae, ...; varie chasma o chasmate, tra cui si trovano le 3 ex lineae: Aurunca Chasmata, Drepanum Chasmata, Tibur Chasma, Padua Chasmata, Palatine Chasmata....
Dettaglio della ex linea Cathage
Foto di dione a colori e mappa del satellite, entrambe della daonda Cassini Le tre lineae identificate prima della sonda Cassini sono diventate: Padua Chasmata, Palatine Chasmata, ....
Tutti i crateri, come su Callisto, mancano delle strutture che solitamente li circondano, probabile indice di un cedimento della crosta ghiacciata nel tempo, ma ci sono notevoli differenze fra i vari crateri di Dione; quelli dell'emisfero anteriore hanno un diametro di circa 30 km, mentre quelli dell'emisfero posteriore arrivano ai 100 km di diametro, indice di un pesante bombardamento meteorico. Questo contrasta con il modello di bombardamento meteorico per un satellite a rotazione sincrona, in cui è l'emisfero anteriore ad essere più craterizzato; probabilmente nelle prime fasi di vita del Sistema Solare, il periodo di maggior bombardamento, Dione ha subito varie volte delle rotazioni cataclismatiche; avendo il satellite delle piccole dimensioni 1127.6x1122x1120.6 km, basta un impatto che produce un cratere di 35 km per farlo ruotare. L'elevata albedo dell'emisfero anteriore e la struttura dei crateri fa fensare che Dione sia nell'orientazione attuale già da qualche miliardo di anni.
Nell'ottobre 2005 la sonda Cassini ha sorvolato Dione a solo 500 km dalla superficie, ma già da prima si era in grado di rappresentare per sommi capi parte della superficie del satellite, come nel dipinto qui a lato.
Come Teti anche Dione è accompagnato nella sua orbita attorno a Saturno da due satelliti troiani Elena e Polluce.
Come si immaginava fosse la superficie di Dione; sullo sfondo ci sono Saturno e la sonda Cassini

Alcionidi
Sono i tre piccoli satelliti scoperti dopo il 2000 nelle immagini scattate dalla sonda Cassini, si trovano tra Mimas ed Encelado e portano il nome di tre delle sette figlie del gigante Alcioneo che, nella mitologia greca, si trasformarono in martin-pescatore quando si gettarono nel mare per la disperazione, a causata dalla morte del padre ucciso da Ercole. La maggiorparte degli astronomi lo considerano un sottogruppo dei grandi satelliti interni e ipotizza che abbiano avuto origine da un unico corpo.
Tra il 2006 e il 2007 la sonda Cassini ha fotografato attorno ad ognuno di questi satelliti un piccolo anello.

Mentone
Animazione costruita con le immagini prese dalla Sonda Cassini che hanno permesso di scoprire Antea; si vedono gli altri alcionidi ed il sottile anello G di Saturno.
È stato il primo alcionide scoperto, nel giugno 2004, infatti inizialmente venne designato come S/2004 S1; sembra avere un diametro di 3 km, un periodo orbitale di 1.0096 giorni ed una rotazione di tipo sincrono. L'orbita ha un semiasse maggiore di 194.440 km, ma varia in ampiezza di circa 20 km ogni 450 giorni circa, a causa della risonanza orbitale esistente con Mimas; a causa di ciò variano anche l'eccentricità , tra 0.011 e 0.0037, e l'inclinazione, tra 0.003o e 0.020o, dell'orbita anche se con periodi diversi.
Antea
È stata scoperta nel luglio 2007 osservando attentamente le immagini prese alla fine di maggio 2007, successivamente si è scoperto che era stato fotografato anche in precedenza, dal 2004 in poi; inizialmente il team di astronomi della Cassini la chiamava Frank o S/2007 S4. Si trova a 197.700 km di distanza da Saturno, con un'orbita che si mantiene sempre tra Mentone e Pallene, ed è in risonanza orbitale con Mimas, cosa che porta il semiasse maggiore dell'orbita ad oscillare di ±10 km con un periodo di circa 2 anni. Sembra avere un diametro di circa 2 km ed essere composta di ghiaccio e rocce, come gli altri alcionidi; maggiori informazioni si avranno nel dicembre 2009, quando la sonda Cassini la sorvolerà ad una distanza di 12.000 km.
Pallene
Terzo alcionide per distanza da Saturno venne scoperto nel giugno 2004 e inizialmente denominato S/2004 S2, successivamente si vide che coincideva con un oggetto fotografato il 23 agosto 1981 dalla sonda Voyager 2. Anche l'orbita di Pallene, percorsa in 1.15375 giorni, è in risonanza orbitale, ma con Encelado, anche se le variazioni sono di entità nettamente inferiori a quelle degli altri due alcionidi. Infatti il semiasse maggiore, di 194.440 km, varia periodicamente di 4 km, così come l'eccentricità orbitale varia tra 0.002 e 0.006, mentre l'inclinazione tra 0.178o e 0.184o. Sembra avere un diametro di circa 4 km ed una rotazione sincrona.

Satelliti troiani
Si tratta di gruppi di satelliti che condividono con un'altro satellite la stessa orbita attorno a Saturno, come i satelliti coorbitanti, ma sono unici nel Sistema Solare in quanto si trovano alla stessa distanza da Saturno ma a circa 60o di distanza angolare l'uno dall'altro, in quanto occupano i punti lagrangiani L4 e L5 del satellite più grande, quindi non possono collidere mai fra loro. Si tratta di Telesto e Calipso, che coorbitano con Teti, e di Elena e Polluce che coorbitano con Dione. Poichè i due satelliti più grandi, Teti e Dione, sono da sempre considerati dei grandi satelliti interni, alcuni considerano i satelliti troiani un sottogruppo di tale gruppo.

Telesto
Telesto fotografato dalla Cassini durante il suo sorvolo. È il satellite troiano di Teti che lo precede nel suo moto orbitale, trovandosi nel punto L4 della sua orbita; quindi orbita attorno a Saturno ad una distanza di 294.619 km in 1.887802 giorni, con una eccentricità di 0.000 ed una inclinazione rispetto al pianeta di 1.19o, inoltre ha una rotazione sincrona. Venne scoperto tramite osservazioni da Terra nel 1980, ma solo nel 1983 gli venne assegnato il nome di una delle tremila ninfe figlie di Teti ed Oceano. L'11 ottobre 2005 la sonda Cassini lo ha sorvolato e fotografato, rilevando, oltre alla forma leggermente ovale, 29x22x20 km, una superficie inaspettatamente liscia e priva di cratere da impatto.
Calipso
Porta il nome della ninfa Calipso, figlia di Teti e di Oceano, regina dell'isola di Ogigia ed è il satellite troiano che segue Teti nel suo moto orbitale, essendo posizionato nel punto L5 di quest'ultimo; infatti orbita attorno a Saturno ad una distanza di 294.619 km in 1.887802 giorni, con rotazione sincrona, con una eccentricità di 0.000 ed una inclinazione rispetto al pianeta di 1.56o.
Venne scoperto nell'aprile 1980 grazie ad ossevazioni effettuate da telescopi terrestri e poi fotografato dalla sonda Voyager 1; mostra una forma irregolare, 30x23x14 km, ed è ricoperto da crateri che si sovrappongono. Sembrerebbe che abbia "emesso" a seguito degli impatti meteorici del materiale in grado di rendere meno evidenti le strutture dei crateri. La sua superficie è estremamente riflettente e la sua alta albedo, 1.34, è dovuta alla riflessione della luce proveniente dalle particelle di ghiaccio dell'anello E. Foto di Calipso presa dalla sonda Cassini.
Elena
La foto di Elena fatta dalla sonda Cassini il 20 luglio 2007. Scoperto nel marzo 1980 in Francia, all'osservatorio del Pic du Midi, e inizialmente denominato S/1980 S6, successivamente gli venne assegnato il nome della moglie di Menelao, che secondo la mitologia greca era la figlia di Leda e di Zeus e che causò la guerra di Troia; è il satellite troiano che precede Dione nel suo moto orbitale, trovandosi nel punto L4 dell'orbita comune, ad una distanza media da Saturno di 377.400 km. Di questo satellite, fotografato per la prima volta dalla sonda Voyager 2 il 25 agosto 1981, si sa che è di forma leggermente irregolare, 36x32x30 km, che ha un'orbita poco eccentrica, 0.0022, ed inclinata rispetto al Saturno di 0.199o, che la percorre in 2.736915 giorni e che mostra una rotazione sincrona.
Nel luglio 2007 la sonda Cassini ha sorvolato Elena ad una distanza di 36.000 km fotografandola.
Polluce
È stato scoperto in immagini prese dalla sonda Cassini il 24 ottobre 2004 e gli è stato assegnato il nome di uno dei figli di Leda e Zeus, gemello di Castore e fratello di Elena di Troia; è il satellite troiano che segue Dione, trovandosi nel punto L5 dell'orbita comune, inclinata rispetto a Saturno di 0.1774o e percorsa in 2.736915 giorni.
A causa dell'eccentricità dell'orbita, di 0.0192, Polluce è soggetto alla librazione (spiegare in glossario), infatti a causa il satellite si allontana dal punto lagrangiano L5 fino a 31.4o in direzione opposta a Dione e fino a 26.1o verso Dione; naturalmente a causa di ciò anche il raggio orbitale varia di ±7660 km rispetto al valore medio di 377.400 km
Si stima abbia un diametro medio di 3.5 km e che abbia una rotazione sincrona, librazione permettendo.
Foto della Cassini di Polluce.

 

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare

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© Loretta Solmi, 2011