SATURNO: i satelliti pastore
Sono le lune che si trovano all'interno, o subito all'esterno, del sistema di anelli visibili del pianeta, modellandoli o creando delle discontinuità al loro interno; di questo gruppo fanno parte anche i satelliti coorbitanti.

Satelliti pastore

Pan
Immagine del 2007 di Pan che orbita nella divisione di Encke Scoperto nel luglio 1990 è il satellite più vicino a Saturno, avendo la sua orbita un semiasse maggiore di 133.584 km, orbita che giace sul piano equatoriale del pianeta, essendo inclinata rispetto ad esso di 0.0010o, e che viene percorsa in 0.575050718 giorni terrestri; si sospetta abbia una rotazione sincrona.
La sua scoperta è stata fatta analizzando tutte le immagini prese nel 1981 dalla sonda Voyager 2 alla ricerca di un oggetto, di cui era già stata calcolata matematicamente posizione e massa, che potesse spiegare gravitazionalmente la presenza di ondulazioni, profonde anche diversi chilometri, nell'anello A.
Gli è stato assegnato il nome del dio greco con le gambe caprine, figlio del dio Ermes e della ninfa Driope.
Pan ha una massa di 2.7x1015kg e ruota su un'orbita pressochè circolare (eccentricità 0.00021) all'interno dell'anello A, di cui è uno dei "pastori", precisamente nella divisione di Encke, che mantiene libera dalle particelle ghiacciate presenti nell'anello. Una foto del 2007 di Pan con sullo sfondo gli anelli di Saturno
L'anello presente nella divisione di Encke di cui sarebbe responsabile PanHa una forma irregolare, come quella di una noce di dimensioni 35x23x23 km, in quanto presenta, come Atlante, un rigonfiamento che circonda la zona equatoriale.
Il rigonfiamento è causato dall'accumulo del materiale dell'anello A che Pan raccoglie durante la sua orbita nella divisione di Encke.
Grazie alla missione Cassini-Huygens si è visto che Pan raggruppa le particelle ghiacciate che vagano nella divisione di Encke in un sottile anello ondulato lungo la sua orbita; le ondulazioni sono causate dall'attrazione gravitazionale del satellite che fa muovere le particelle su orbite dalla forma di ferri di cavallo.
Dafni
Porta il nome di un pastore e poeta della mitologia greca discendente dai Titani, fratello di Pan e famoso per la sua bellezza; venne scoperto nel maggio 2005 in varie immagini prese dalla sonda Cassini nel bordo esterno dell'anello A. Sembra avere un diametro medio di 7 km e ruota, quasi sicuramente in maniera sincrona, all'interno dell'anello A nella divisione di Keeler in 0.59408 giorni, ad una distanza da Saturno di 136.505 km; la sua esistenza era già stata ipotizzata, in quanto era l'unica spiegazione alla forma irregolare del bordo esterno della divisione, causata dai disturbi gravitazionali di Dafni che creano delle onde all'interno dell'anello. Al momento si sa solo che dovrebbe avere una massa di 5-50x1015kg, una eccentricità ed una inclinazione orbitale molto vicine a 0 e si è stimato un'albedo di 0.50.
Foto della Cassini di Dafni
Atlante
Foto di Atlante presa dalla Cassini nel 2005 Noto anche come Atlas, venne scoperto nell'ottobre 1980 nelle fotografie prese dalla sonda Voyager 1 vicinissimo al bordo esterno dell'anello A (esteso fino a 136.775 km da Saturno); ha una forma irregolare, 46x38x19 km, e nelle foto del giugno 2005 della sonda Cassini lo si è potuto descrivere come un disco (per alcuni un "piatto fondo") con una larga e piatta "dorsale" equatoriale. Foto del Polo Sud di Atlante presa nel 2007 dalla sonda Cassini
Tale "cresta" potrebbe essere formata da materiale proveniente dall'anello A, trascinato via dalla luna stessa che si sarebbe accumulato di preferenza nella zona equatoriale; infatti le sue dimensioni sono comparabili con quelle che avrebbe il lobo di Roche di Atlante, inoltre ogni particella che cerca di accumularsi all'equatore se ha una forza centrifuga superiore alla piccola forza gravitazionale esercitata dal satellite finisce per perdersi nello spazio.
Foto della Cassini di Atlante in mezzo agli anelli A ed F Atlante si trova a 137.670 km da Saturno, su un'orbita pressochè circolare (eccentricità=0.0012) ed equatoriale (inclinazione rispetto al pianeta=0.0012o) che viene percorsa in 0.6016947883 giorni ed ha una rotazione sincrona.
L'orbita è fortemente perturbata dalla presenza di Pandora e di Prometeo che portano ogni 3 anni ad una modifica dell'orbita kepleriana di circa 600 km; poichè i due satelliti citati hanno orbite caotiche si sospetta che lo sia anche quella di Atlante.
Nel 2004 è stato scoperto un debole e sottile anello lungo la sua orbita che è stato temporaneamente denominato R/2004 S1.
Il satellite porta il nome del Titano figlio di Giapeto e Climene, padre delle Pleiadi, delle Iadi e di Calipso e che venne punito da Zeus per la sua alleanza con Crono: reggeva sulle spalle la volta celeste; in effetti sembra reggere gli anelli sulle sue spalle.
Prometeo
Si tratta di un satellite pastore del bordo interno dell'anello F di Saturno e che mantiene "pulito" la zona di separazione tra l'anello F e il precedente, oltre a determinarne la forma; venne scoperto nel 1980 su immagini prese dalla sonda Voyager 1 e gli venne assegnato il nome del titano figlio di Giapeto e Climene, fratello di Epimeteo, che rubò il fuoco agli dei per donarlo agli uomini e che per questo venne incatenato ad una montagna dove un'aquila gigantesca gli mangiava il fegato. Foto di Prometeo presa dalla sonda Cassini
Montaggio di varie immagini in cui si vedono i moti di Prometeo (il corpo interno) e quello di Pandora (quello esterno) Ha una forma allungata, 119x87x61 km, con molte valli e diversi crateri da impatto di circa 20 km di diametro, pur essendo meno craterizzato di Pandora, Epimeteo e Giano.
A causa della sua bassa densità,0.47 g/cm3 per una massa di 1.566x1017, e dell'elevato albedo (0.60) si pensa sia un corpo ghiacciato e poroso che orbita attorno a Saturno in 0.612990038 giorni, ad una distanza di circa 139.380 km, su un'orbita inclinata di 0.008o rispetto al pianeta e con una eccentricità di 0.0022; sembra possedere una rotazione sincrona.
L'orbita di Prometeo è caotica e a causa della risonanza con l'orbita di Pandora vi appaiono delle modifiche apprezzabili ogni 6.2 anni, quando distano solo 1400 km; inoltre Prometeo perturba in maniera significativa l'orbita di Atlante.
Grazie alle immagini prese dalla sonda Cassini si è visto che il campo gravitazionale di Prometeo crea delle perturbazioni all'interno dell'anello F. Infatti a causa delle relative orbite Prometeo entra 15 ore nel materiale diffuso del bordo interno dell'anello F e quando ne esce se ne trascina dietro una parte, creando nel bordo interno dell'anello F una scia di materiale verso il basso, visibile nel disco come una "rientranza" a forma di spina.
Da quanto visto nelle stesse immagini sembra però che tale materiale ritorni poi nell'anello, per cui non ci sarebbe perdita di materia dall'anello F a causa di Prometeo.
Immagine ravvicinata di Prometeo e degli effetti della sua presenza sul bordo interno dell'anello F Animazione ottenuta montando le immagini delle perturbazioni prodotte da Prometeo nell'anello F Montaggio di immagini in sequenza prese dalla sonda Cassini che mostra come viene estratto il materiale dall'anello F
Pandora
Pandora fotografata nel 2005 con sullo sfondo gli anelli di Saturno Si trova nel bordo esterno dell'anello F a 141.720 km da Saturno e insieme a Prometeo è responsabile del mantenimento della forma dell'anello e della "pulizia" del bordo esterno dell'anello.
Gli è stato assegnato il nome della prima donna, creata per ordine di Zeus, divenuta poi sposa di Epimeteo, e che aprì il vaso contenente tutti i mali del mondo. Foto della sonda Cassini di Pandora
Venne scoperto nell'ottobre 1980 nelle fotografie prese dalla sonda Voyager 1; ha una forma irregolare, 103x80x64 km, e ruota attorno a Saturno in 0.628504213 giorni su un'orbita praticamente circolare, eccentricità 0.0042, inclinata rispetto al pianeta di 0.05o. Risulta avere una rotazione sincrona.
Mostra una superficie maggiormente craterizzata rispetto a Prometeo, infatti sono stati notati almeno 2 grandi crateri di circa 30 km di diametro.
Disegno su come avrebbe dovuto essere la superficie di pandora; sullo sfondo sono visibili Saturno e la sonda Cassini L'orbita risulta caotica a causa del moto di risonanza con Prometeo e viene modificata in maniera apprezzabile ogni 6.2 anni, quando il suo periasse si allinea con l'apoasse di Prometeo, trovandosi le due lune ad una distanza di appena 1400 km.
Come per Prometeo a causa della sua elevata albedo, 0.6, e della bassa densità, 0.49 g/cm3, si sospetta che si tratti di un corpo ghiacciato poroso; tuttavia tali valori devono avere ancora una conferma definitiva. Oltre che con Prometeo Pandora è in risonanza 3:2 anche con Mimas.
Prima della partenza della sonda Cassini un'artista disegnò, basandosi sulle informazioni allora note, come si pensava fosse la superficie di Pandora; sono anche visibili sullo sfondo la sonda e come Saturno appare dal satellite.
S/2004 S4
È stato visto all'interno dell'anello F il 9 settembre 2004 dalla sonda Cassini-Huygens, a 140.100 km di distanza media da Saturno, mentre si cercava di confermare l'esistenza del satellite S/2004 S3, scoperto in precedenza. Non si è più riuscito ad avvistarlo, per cui alcuni sospettano che si trattasse di un "grumo" di materiale che non si trova più in quel punto, altri invece che si tratti del satellite S/2004 S3 che periodicamente incrocia l'anello F. Sembra avere un periodo orbitale di 0.618 giorni ed un diametro tra 3 km e 5 km.
S/2004 S3
È stato visto il 21 giugno 2004 dalla sonda Cassini-Huygens, al bordo dell'anello F di Saturno, ad una distanza dal pianeta di 140.100-140.600 km; sembra di forma irregolare (3x5 km) e che ruoti su di un'orbita quasi circolare(e=0.0020) di moto sincrono in 0.62 giorni. Successivamente non è più stato osservato.
Foto della sonda Cassini del presunto satellite S2004 S 3
Foto della sonda Cassini del presunto satellite S2004 S 6.
S/2004 S6
Venne scoperto dalla sonda Cassini-Huygens il 28 ottobre 2004, nelle vicinanze dell'anello F di Saturno (a 141.134 km dal pianeta), ma dopo 4 anni non si sa ancora se sia un corpo con un nucleo solido o se si trattasse di un transitorio ammasso di polveri; nel caso sia solido si pensa abbia un diametro inferiore ai 5 km. Il 15 novembre 2004 la sonda Cassini lo ha cercato per una intera orbita, utilizzando una risoluzione di 4 km, ma non lo ha trovato; è stato però avvistato nuovamente alcuni giorni dopo. Si pensa che ciò sia stato causato dalle diverse condizioni di luce in cui sono state effettuate le osservazioni. Essendo stato osservato sia all'interno che all'esterno dell'anello F si pensa che tale oggetto abbia un'orbita quasi circolare (e=0.00020), percorsa in 0.618 giorni, che interseca tale anello e si è arrivati anche alla conclusione che sia la causa della struttura spiraliforme di polveri individuata attorno all'anello stesso.

I satelliti coorbitanti
Sono 2, Epimeteo e Giano, ed alcuni li considerano un sottogruppo dei satelliti pastore trovandosi all'interno di un anello scoperto dalla sonda Cassini-Huygens nel 2006; sono lune di uguale dimensione e con un raggio orbitale che differisce mediamente di circa 50 km. A causa della loro diversa velocità di rotazione (quello con l'orbita più interna è più veloce) dovrebbero collidere fra loro, ma la mutua forza gravitazionale fa in modo che, quando si avvicinano, si "scambino" la posizione rispetto a Saturno. Infatti, a causa della mutua attrazione gravitazionale, quando i due satelliti si avvicinano, il satellite più interno aumenta la sua quantità di moto, quindi il raggio della sua orbita, e rallenta, mentre il satellite più esterno perde la stessa quantità di moto, diminuisce il raggio della sua orbita e accelera. Grafico che mostra la variazione del semiasse maggiore dell'orbita di Giano ed Epimeteo in 25 anni (NASA, JPL)
Filmato costruito montanto le immagini della Cassini e che mostra lo scambio di orbita tra Epimeteo e Giano del 21 gennaio 2006. Durante lo scambio delle orbite l'orbita di Giano subisce una variazione del raggio inferiore rispetto a quello di Epimeteo, 20 km contro 80 km, in quanto la sua massa è 4 volte superiore. Tale "danza" gravitazionale dura circa 100 giorni, durante i quali i due satelliti non si sorpassano ne' si avvicinano eccessivamente, la loro distanza minima è di 10.000 km; alla fine, dopo lo scambio di orbite, i satelliti si separano. Lo scambio avviene ogni 4 anni, l'ultimo si è verificato il 21 gennaio 2006, il prossimo avverrà nel 2010, quando, essendo al momento Giano più interno, il raggio orbitale di Epimeteo calerà di 80 km, mentre quello di Giano aumenterà di 20 km.
Per il momento si tratta di una disposizione unica nel Sistema Solare, probabilmente è una applicazione del problema dei tre corpi con due corpi circa della stessa massa e dove il terzo corpo è Saturno. Si sospetta che si siano formati dalla spaccatura di un unico corpo nelle prime fasi di formazione del sistema di satelliti.

Epimeteo
Venne "scoperto" nell'ottobre 1978, quandosi capì che il corpo identificato 12 anni prima col nome di Giano in realtà era formato da due oggetti distinti che condividevano orbite simili; tale ipotesi, che spiegava le strane caratteristiche orbitali che presentava Giano, venne confermata nel 1980 dalla sonda Voyager 1. Nel 1983 al secondo oggetto di tale coppia, S/1980 S3, venne dato il nome di Epimeteo, che nella mitologia greca era il figlio di Giapeto e Climene, fratello di Prometeo e marito di Pandora.
Foto di Epimeteo fatta dal Voyager 1, in cui si vede l'ombra dell'anello F di Saturno.
Epimeteo fotografato dalla Cassini durante il sorvolo il 3 dicembre 2007.Orbita attorno a Saturno in modo sincrono in 0.6943 giorni, ad una distanza media di 151.422 km, con una inclinazione rispetto al pianeta di 0.351o ed una eccentricità di 0.0098.
È di forma irregolare, diametro medio di 113 km, con una densità piuttosto bassa, 0.69 gr/cm3, che insime all'alto albedo, 0.50, ha fatto sospettare che si tratti di un corpo ghiacciato e poroso.
Il 3 dicembre 2007 la sonda Cassini ha sorvolato Epimeteo ed ha rilevato due tipi di terreno: uno scuro con zone piuttosto liscie, e uno brillante, leggermente più giallastro, con terreni fratturati. La superficie sembra vecchia di parecchi migliaia di anni, infatti mostra valli, piccole e grandi creste, solchi e crateri, molti con un diametro superiore ai 30 km, a cui sono stati dati nomi legati al mito di Castore e Polluce: Hilairea Crater e Pollux Crater. Il polo sud del satellite mostra i resti di un grande cratere da impatto che può essere responsabile dell'aspetto spianato dell'emisfero sud di Epimeteo.

Giano
Venne scoperto nel dicembre 1966, ma occupando circa la stessa orbita di Epimeteo i due corpi vennero considerati uno solo con dei parametri orbitali caotici; solo 12 anni dopo si capì che l'allora corpo noto come Giano era in realtà costituito da due oggetti celesti, di cui Giano era il più grande, diametro medio 179 km e massa 4 volte superiore a quella di Epimeteo.
Il vero Giano fu osservato varie volte, anche dal Pioneer 11 nel 1979, prima che la sua esistenza venisse confermata definitivamente dalla sonda Voyager 1 nel marzo 1980; porta il nome della divinità romana dell'inizio e della fine, del passato e del futuro: Giano bifronte.
Giano ruota attorno a Saturno ad una distanza media di 151.472 km in 0.6947 giorni, su un'orbita inclinata rispetto al pianeta di 0.163o, avente una eccentricità di 0.0068; la rotazione è sincrona. Si presenta di forma irregolare, dimensioni 196x192x150 km, con una densità piuttosto bassa, 0.64 gr/cm3, e come Epimeteo a causa dell'alta albedo, 0.50, si pensa sia poroso e ghiacciato.
La sua superficie risulta molto craterizzata e alcuni crateri hanno un diametro superiore ai 30 km; come per Epimeteo la superficie sembra avere parecchi migliaia di anni e ai crateri sono stati dati nomi derivanti dalla leggenda di Castore e Polluce: Castor Crater, Idas Crater, Lynceus Crater e Phibe Crater.
Foto di Giano presa dalla sonda Cassini.

 

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare

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© Loretta Solmi, 2011