Ako prebiehal prieskum planéty Saturn?
Prieskum Saturna a jeho mesiacov sa začal už v 17. storočí, no skutočný pokrok nastal až s príchodom kozmických sond.
Chronologický prehľad sond
Prieskum Saturna sa dá rozdeliť do dvoch hlavných etáp: prelety a orbitálne misie.
Pioneer 11 (1979): Táto sonda bola prvou, ktorá sa priblížila k Saturnu. Poskytla nám prvé detailné zábery prstencov a zistila, že Saturn má magnetické pole. Tiež zistila, že mesiac Titan je väčší, než sa pôvodne predpokladalo.
Voyager 1 (1980): Voyager 1 preletel okolo Saturna a jeho mesiacov. Poskytol nám detailné snímky a údaje o atmosfére, prstencoch a mesiacoch. Prvýkrát sme videli komplexnú štruktúru prstencov a získali sme údaje o mesiaci Titan, na ktorom objavil hustú dusíkovú atmosféru.
Voyager 2 (1981): Táto sonda preletela okolo Saturna s odstupom jedného roka a tiež poskytla detailné údaje a snímky. Zistila napríklad, že na povrchu Titanu je zima a že mesiac má hustú atmosféru.
Cassini-Huygens (2004 - 2017): Sonda Cassini bola prvá, ktorá vstúpila na obežnú dráhu Saturna. Jej misia trvala neuveriteľných 13 rokov a priniesla množstvo prevratných objavov. Poskytla nám detailné údaje o atmosfére, prstencoch a mesiacoch. Vďaka nej sme zistili, že na Encelade sú gejzíry tekutej vody a že na Titane sú jazerá a rieky z tekutého metánu a etánu. Okrem toho, sonda Huygens, ktorá bola súčasťou misie, pristála na povrchu Titanu.
Základné charakteristiky Saturna
Atmosféra, teplota, tlak a magnetické pole
Atmosféra Saturna sa skladá z približne 96 % vodíka a 3 % hélia. Zvyšok tvoria stopové množstvá metánu, amoniaku a iných plynov. V atmosfére sa nachádzajú silné vetry, ktoré fúkajú rýchlosťou až 1 800 km/h. To je oveľa viac ako na Zemi, kde najsilnejšie vetry dosahujú rýchlosť okolo 400 km/h.
Teplota vo vrchnej časti atmosféry dosahuje až -180 °C, no hlbšie v atmosférickom jadre sa zvyšuje. V jadre sa predpokladá, že je teplota až 11 700 °C. Tlak vo vrchnej atmosfére je veľmi nízky, ale hlbšie v jadre sa predpokladá, že je taký vysoký, že vodík sa stáva tekutým kovom.
Magnetické pole Saturna je slabšie ako Jupiterovo, ale rovnako ako on, aj Saturn vyžaruje nebezpečné žiarenie. Žiarenie je generované silnými vetrami v atmosfére a prstencami.
Dĺžka roka a dňa
Saturn potrebuje na jeden obeh okolo Slnka 29,5 pozemských rokov. Naopak, jeden deň na Saturne trvá približne 10,7 hodiny. Je to spôsobené rýchlou rotáciou planéty okolo vlastnej osi.
Prečo sú plynné planéty tak ďaleko od Slnka, kým kamenné planéty sú bližšie k Slnku?
Vznik slnečnej sústavy je vysvetlený tzv. teóriou akrécie. Podľa tejto teórie sa planéty sformovali z prachu a plynu, ktoré obiehali okolo Slnka. Pri vzniku slnečnej sústavy bola teplota vo vnútornej časti sústavy veľmi vysoká, čo spôsobilo, že plyn a ľad sa roztavili a iba ťažšie prvky, ako napríklad kamene, zostali v pevnom stave. V dôsledku toho sa kamenné planéty, ako je Zem, Merkúr, Venuša a Mars, sformovali bližšie k Slnku. Naopak, v chladnejšej vonkajšej časti slnečnej sústavy sa plyn a ľad mohli zrážať a vytvárať tak plynné planéty, ako je Jupiter a Saturn.
Saturnove prstence
Taliansky astronóm Galileo Galilei v roku 1610 prvýkrát pozoroval Saturn ďalekohľadom. Keďže mal jednoduchý teleskop, videl Saturn v skreslenom tvare. Usúdil, že Saturn má po bokoch "uši" alebo "rohy". Bol veľmi prekvapený, pretože dovtedy sa predpokladalo, že planéty sú dokonale okrúhle.
O tri roky neskôr, v roku 1612, sa Galileo vrátil k Saturnu a na svoje prekvapenie zistil, že "uši" zmizli. Saturn vyzeral ako obyčajná guľa. Galileo si myslel, že prstence odpadli, a napísal: "Čo povedať o tejto úžasnej premene? Stratil Saturn svoje deti, alebo je to len optický klam?"
Keď o dva roky neskôr (v roku 1614) Galileo opäť pozoroval Saturn, jeho "uši" sa vrátili, no vyzerali trochu inak. Znova bol zmätený a nikdy nepochopil, čo sa to so Saturnom deje.
Prečo sa to dialo?
Dnes vieme, že Galileo nebol svedkom žiadneho "kúzla". Za tento jav môže jednoduchá geometria a náklon Saturnových prstencov.
Saturn má os, okolo ktorej rotuje a ktorá je naklonená pod uhlom 26,7° k rovine jeho obežnej dráhy. Keď obieha okolo Slnka, tento náklon sa nemení. Zo Zeme sa na Saturn pozeráme z rôznych uhlov. Raz ho vidíme takmer kolmo (keď sa pozeráme na širokú stranu prstencov), inokedy ho vidíme z boku.
Práve vtedy, keď sa Saturn dostane do polohy, kde sa na jeho prstence pozeráme presne z boku, vyzerajú tak tenké, že ich ani silnejšie ďalekohľady nevidia. Keďže Galileo mal len veľmi jednoduchý teleskop, nemal šancu prstence v takejto polohe vôbec rozoznať.
Zloženie, rozmery a vznik prstencov Saturna
Prstence sa skladajú prevažne z ľadu, prachu a kameňov. Veľkosť jednotlivých častíc sa líši, od prachových zrniek až po balvany s veľkosťou niekoľkých metrov. Prstence sa tiahnu do diaľky až 282 000 km, no sú neuveriteľne tenké - hrúbka je len okolo 10 metrov.
Vedci sa domnievajú, že prstence vznikli v dôsledku gravitačnej interakcie medzi Saturnom a jedným z jeho mesiacov, ktorý bol roztrhaný na kusy. Iná teória hovorí, že prstence sú zvyšky po kométe, ktorá sa príliš priblížila k Saturnu a bola roztrhaná na kusy.
Rotácia a rýchlosť prstencov Saturna
Prstence rotujú okolo Saturna rôznymi rýchlosťami, pričom vnútorné prstence rotujú rýchlejšie ako vonkajšie. Rýchlosť je závislá od vzdialenosti prstencov od planéty. Rýchlosť rotácie sa pohybuje od 48 000 km/h do 80 000 km/h. Prstence rotujú v smere rotácie Saturna.
Saturnove mesiace
Saturn má až 146 mesiacov a vďaka misii Cassini sme sa dozvedeli, že sú rovnako jedinečné a výnimočné ako mesiace Jupitera. Tie najzaujímavejšie sú:
Titan: Najväčší mesiac Saturna a druhý najväčší mesiac v slnečnej sústave (po Jupiterovom Ganimede). Má hustú atmosféru a na povrchu sa nachádzajú jazerá a rieky z tekutého metánu a etánu. Vedci predpokladajú, že pod povrchom sa môže nachádzať oceán tekutej vody.
Enceladus: Je to geologicky aktívny mesiac. Z jeho povrchu prýštia gejzíry, ktoré vyvrhujú tekutú vodu a ľad. Vedci predpokladajú, že pod ľadovou kôrou sa nachádza oceán tekutej vody, v ktorom by mohol vzniknúť život.
Mimas: Mesiac, ktorý vyzerá ako Hviezda smrti z Hviezdnych vojen. Jeho povrch je pokrytý krátermi.
Japetus: Tento mesiac má neobvyklý tvar a výrazný farebný rozdiel medzi jeho hemisférami. Jedna je oveľa tmavšia ako druhá.
Interakcia s prstencami
Medzi prstencami a mesiacmi prebieha gravitačná interakcia. Malé mesiace, ktoré sa nachádzajú v blízkosti prstencov, ich stabilizujú a udržujú ich v tvare. Taktiež ovplyvňujú ich štruktúru a vytvárajú v nich medzery.
Tekutá voda a možnosť života na Saturnových mesiacoch
Prečo je na Saturnových mesiacoch tekutá voda?
Na to, aby mohla voda zostať v tekutom stave, je potrebný zdroj tepla. Aj keď sú mesiace ďaleko od Slnka, zdrojom tepla je gravitačná interakcia medzi Saturnom a jeho mesiacmi. Tlak a trenie vyvíjané na mesiace spôsobujú, že sa zohrievajú zvnútra. Takto sa na nich vytvára teplo, ktoré udržiava vodu v tekutom stave. Na Encelade je to zjavné vďaka gejzírom, ktoré vyvrhujú tekutú vodu, a na Titane sa predpokladá, že pod povrchom sa nachádza tekutý oceán.
Mohol by na mesiacoch Saturna vzniknúť život?
Vedci pripúšťajú možnosť, že na Titane a Encelade by mohol vzniknúť život. Na Encelade je to preto, že sme tam objavili tekutú vodu, ktorá je nevyhnutná pre vznik života, ako ho poznáme. Okrem toho, misia Cassini objavila stopy organických molekúl. Na Titane je to zložitejšie. Hoci na ňom existuje tekutina, nie je to voda, ale metán a etán. Ak by sa tam vyvinul život, bol by úplne iný, ako poznáme na Zemi. Napriek tomu sú obe mesiace považované za najlepších kandidátov na hľadanie mimozemského života v našej slnečnej sústave.
Prečo sú rýchlosti v slnečnej sústave také vysoké?
Všetky planéty, mesiace a iné telesá v slnečnej sústave obiehajú Slnko alebo svoju materskú planétu obrovskými rýchlosťami:
Gravitácia: Všetky objekty v slnečnej sústave sú ovplyvnené gravitačnou silou, ktorá ich neustále priťahuje k Slnku alebo k iným masívnym telesám. Ak by sa tieto telesá nepohybovali dostatočne rýchlo, gravitácia by ich stiahla priamo do Slnka. Vďaka vysokej orbitálnej rýchlosti sa namiesto toho udržia na stabilnej obežnej dráhe.
Vznik slnečnej sústavy: Keď sa slnečná sústava formovala, všetok plyn a prach v rotujúcom disku získal určitý rotačný moment. Tento rotačný moment sa preniesol na všetky vznikajúce telesá, ktoré preto začali rotovať a obiehať vysokou rýchlosťou.
Príklady rýchlostí v slnečnej sústave:
Tu je niekoľko príkladov, ktoré ukazujú, aké sú rýchlosti v kozmickom priestore bežné:
Zem: Naša planéta obieha Slnko rýchlosťou približne 107 000 km/h.
Merkúr: Najbližšia planéta k Slnku obieha ešte rýchlejšie, a to rýchlosťou asi 172 000 km/h.
Jupiter: Tento plynný obor sa pohybuje okolo Slnka rýchlosťou okolo 47 000 km/h.
Ako vidíte, aj keď sa nám rýchlosť Saturnových prstencov zdá neuveriteľná, v porovnaní s inými telesami v slnečnej sústave ide o bežný jav. Je to jednoducho dôsledok obrovských gravitačných síl a fyziky, ktorá riadi pohyb všetkého vo vesmíre.