土星の衛星

土星の衛星について

土星の衛星は、太陽系の中でも非常に多様な天体群です。そのサイズは、数十メートル程度の小さなものから、太陽系内で2番目に大きな衛星であるタイタンまで幅広く存在します。2023年5月現在、軌道が確定している衛星は146個（存在が不確実なものを含めると149個）確認されており、今後も観測技術の向上に伴い、さらにその数が増加すると考えられています。

衛星の数と分類

2019年10月には、新たに20個の衛星が発見され、一時的に土星は太陽系で最も多くの衛星を持つ惑星となりました。その後、木星の衛星が新たに発見されたことで、一時的に2番目になりましたが、2023年5月にはさらに63個の衛星が確認され、再び最多の衛星を持つ惑星となりました。土星は、既知の衛星の総数が3桁に達する唯一の惑星でもあります。

これらの衛星には、土星の環の中に存在する数千個ものムーンレットや、観測によって短期間のみ確認された、数kmサイズの衛星である可能性のある天体は含まれていません。

土星の衛星は大きく分けて、規則衛星と不規則衛星の2つに分類されます。

規則衛星：土星の赤道面に近い軌道を公転し、土星の自転方向に順行する衛星です。これには、主要な7個の衛星（ミマス、エンケラドゥス、テティス、ディオネ、レア、タイタン、イアペトゥス）や、トロヤ衛星、軌道を共有する衛星、羊飼い衛星などが含まれます。
不規則衛星：土星から遠く離れた軌道を公転し、軌道傾斜角が大きく、土星の自転方向に順行するものと逆行するものが混在する衛星です。これらは、土星に捕獲された小惑星や、衝突によって分裂した破片と考えられています。

注目の衛星

土星の衛星の中でも特に注目に値するのは以下の衛星です。

タイタン：太陽系で2番目に大きな衛星で、窒素が豊富な地球のような大気を持つ唯一の衛星です。表面には、液体の炭化水素で構成された湖や、網状に広がる乾いた川の跡などが見られます。
エンケラドゥス：厚い氷で覆われた衛星で、南極地域から間欠泉が噴出していることが確認されています。この噴出物は、土星のE環を構成する物質の供給源となっています。
イアペトゥス：表面が全体的に黒色と白色になっている対照的な半球を持つ衛星です。その奇妙な見た目は、土星の環との相互作用によって形成されたと考えられています。

衛星の発見

土星の衛星は、望遠鏡による観測や、宇宙探査機による探査によって発見されてきました。

初期の発見：17世紀には、ホイヘンスによってタイタンが、カッシーニによってテティス、ディオネ、レア、イアペトゥスが発見されました。18世紀には、ハーシェルによってミマスとエンケラドゥスが発見されました。
探査機による発見：ボイジャー計画では、アトラス、プロメテウス、パンドラなどが発見され、カッシーニ探査機では、メトネ、パレネ、ポリデウケス、ダフニス、アンテ、アイガイオンなどが発見されました。
近年の発見：観測機器の精度向上やデジタルカメラの導入により、2000年以降は多くの不規則衛星が発見されています。2019年には、新たに20個の不規則衛星が発見され、2023年にはさらに63個の衛星が発見されました。

衛星の名前

土星の衛星の名前は、1847年にジョン・ハーシェルによって提案されました。彼は、ローマ神話に登場するティーターン（巨神族）であるサートゥルヌス（ギリシャ神話におけるクロノスに相当）に関連する神話上の人物の名前から命名することを提案しました。その後、ギリシャ神話やローマ神話、イヌイット神話、ケルト神話、北欧神話に登場する人物の名前が用いられるようになりました。

土星の環とムーンレット

土星の環は、無数の小さな天体で構成されており、これらの天体の中には、直径が数百メートルに達する衛星クラスのものも存在します。環の中には、ムーンレットと呼ばれる小さな衛星も存在しており、それらは周囲の小天体に対して撹乱効果を与えています。ムーンレットは、環の内部でプロペラのような構造を作り出すことで、その存在が確認されます。A環には、0.8kmを超えるプロペラ構造が7,000個から8,000個存在すると推定されています。

衛星の軌道

土星の衛星は、その軌道の特徴に応じていくつかのグループに分類することができます。内側の衛星は、土星の赤道面に近く、公転周期が短く、外側の衛星は、土星から遠く離れており、公転周期が長く、軌道傾斜角も大きい傾向があります。

特に、不規則衛星は軌道傾斜角が大きく、順行軌道と逆行軌道が混在しており、その起源は土星に捕獲された小惑星や、衝突によって分裂した破片であると考えられています。

衛星の形成

土星の衛星系の形成については、まだ解明されていない点も多いですが、タイタンと同程度の大きさの衛星が分裂して環と内側の衛星を形成したという説や、2つの大きな衛星が衝突して合体することでタイタンを形成し、その衝突によって飛散した氷の破片が集まって中型衛星が形成されたという説が考えられています。

衛星の物理的特徴

土星の衛星系の物理的性質は非常に偏っており、タイタンが全体の質量の96％以上を占めています。回転楕円体の形状を持つ6個の衛星が全体の約4％を占め、残りの小さな衛星と環の天体は合わせて全体の0.04％しかありません。

その他の衛星の特徴

羊飼い衛星：土星の環の内部や外側を公転し、環の崩壊を防ぎ、周囲に空隙や間隙を形成します。
軌道共有衛星：ヤヌスとエピメテウスのように、互いに軌道を共有し、4年ごとに軌道を交換する珍しい衛星です。
トロヤ衛星：テティスやディオネのように、より大きな衛星のL4点（先行）またはL5点（後行）に位置する衛星です。

参考文献

シミュレーションによる土星の衛星の位置
NASAによる土星の環の解説
土星の衛星についてのPodcast
カロリン・ポルコによる土星の衛星の解説
ティルマン・デンクによる土星の外衛星の解説

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