Saturn: Jaká je podstata nádherných prstenců?

Dominantu planety tvoří její prstence. Jejich systém dosahuje celkového průměru přes 420 000 km, ale tloušťky jen několika set metrů – jsou tedy poměrně tenčí než list papíru. Prstence nevytvářejí kompaktní útvar, ale jedná se o změť ledových úlomků, kamení a prachu, přičemž velikost jednotlivých „částic“ nepřesahuje desítky metrů. Již dávní pozorovatelé si všimli, že prstenec je rozdělen několika temnými mezerami, které vznikají „vymetáním“ částic z této oblasti působením obíhajících měsíců. Prolétající sondy ukázaly, že velké prstence jsou tvořeny navazujícími menšími prstýnky, a vzhled tedy připomíná drážky na gramofonové desce. Původ prstence Saturnu ani jiných velkých planet není spolehlivě vysvětlen. Souhrnná hmotnost celé soustavy prstenců činí méně než 1 % hmotnosti Měsíce. 

Z pozorování v infračerveném záření vyplývá, že Saturn je i s prstenci obklopen tlustým řídkým prachovým prstencem, který se rozprostírá do vzdálenosti 50 až 100 průměrů planety a dosahuje tloušťky asi 20 průměrů Saturnu.

Šedesátka měsíců

Saturn obíhá více než šedesát známých měsíců a platí pro něj totéž, co již bylo napsáno o soustavě přirozených satelitů Jupitera. Dvacet čtyři z nich se považuje za regulární, ostatní jsou původem z velké části nejspíše zachycenými planetkami. Pouhých třináct z nich dosahuje většího průměru než 50 km. Mnohé ze známých satelitů planety řadíme mezi tzv. pastýřské měsíce, tedy ty, jež obíhají uvnitř prstenců a jsou odpovědné buď za jejich udržení, nebo za pozorovaná temnější dělení. 

Největším měsícem planety a druhým největším ve Sluneční soustavě je Titan. Jako jediný má také hustou atmosféru a mohl by na něm existovat i život. Ale i další měsíce z rozsáhlé Saturnovy rodiny jsou velmi zajímavé. Druhý největší, Rhea, je možná obklopen vlastním řídkým trojitým prstencem, jak naznačují některá měření chování energetických elektronů uvězněných v silném magnetickém poli planety. Přístroje sondy Cassini nejsou dostatečně citlivé, aby mohly v blízké době poskytnout definitivní odpověď – odborníci proto odhadují, že částice tvořící hypotetický prstenec nejsou větší než milimetr, a jde tudíž nejspíš o prach. 

Janus a Epimetheus se pohybují na prakticky identických oběžných drahách, jejichž poloosy se liší jen o několik málo kilometrů, a kdyby se tedy přiblížily, srazily by se. Složitá gravitační interakce však jejich kolizi brání a oba měsíce si každé čtyři roky vymění oběžné dráhy. 

Enceladus představuje nejmenší těleso Sluneční soustavy, o němž víme, že je geologicky aktivní – slapovým působením od Saturnu jej podélně láme povrchová ledová krusta. Tyto povrchové útvary se nazývají „tygří pruhy“ a z některých tryskají gejzíry ledu a vodní páry, jež svědčí o přítomnosti podpovrchové tekuté vody (mluvíme o kryovulkanismu). 

Vědci se domnívají, že mnohé měsíce a prstence mají původ v katastrofické události v okolí mladé planety, jejíž soustava satelitů se původně podobala systému galileovských měsíců Jupitera. Dva možné scénáře předpokládají, že buď došlo ke slapovému roztrhání dalšího měsíce o velikosti Titanu, přičemž z trosek vznikly prstence a měsíčky střední velikosti, nebo tyto trosky pocházejí ze srážky dvou velkých měsíců, která vedla ke vzniku Titanu.

Co zachytily sondy 

Saturn prozatím navštívily čtyři kosmické sondy, z nichž jedna v jeho okolí operuje dosud. Jako první proletěl v září 1979 kolem planety Pioneer 11 ve vzdálenosti 20 000 km: pořídil snímky tělesa a několika měsíců v nevalné kvalitě, takže na přirozených satelitech nebylo možné rozpoznat žádné povrchové detaily. Snímky planety však ukázaly, že dělení v prstencích se nejeví jako tmavá, pokud je sledujeme pod vysokým úhlem. To znamená, že i zdánlivě prázdná místa obsahují množství jemného materiálu odrážejícího sluneční světlo. 

O pouhý rok později navštívil Saturn Voyager 1, který poskytl vůbec první snímky planety, prstenců a měsíců s vysokým rozlišením. Poprvé tak bylo možné spatřit povrchové detaily některých Saturnových oběžnic. Voyager 1 provedl i těsný průlet kolem největšího měsíce Titanu, přičemž pozorování ukázala, že jeho atmosféra je neproniknutelná pro viditelné vlnové délky. O další rok později pokračoval v započatém úkolu sesterský Voyager 2, jehož snímky prokázaly změny probíhající v atmosféře a také v prstencích planety. Sonda rovněž objevila několik nových měsíců a další mezery v prstencích.

Nejvíce kvalitního materiálu však pochází ze sondy Cassini, pohybující se v okolí Saturnu od roku 2004: nesla pouzdro Huygens určené k měkkému přistání na povrchu Titanu, k němuž došlo 14. ledna 2005. Sestup pouzdra i jeho téměř čtyřhodinový pobyt na povrchu Titanu pak přinesly neuvěřitelné množství detailních informací o tomto pozoruhodném měsíci. Opakované průlety sondy Cassini pak odhalily například gejzíry vody tryskající z průrev v ledové krustě Enceladu; měsíc se tak dostal na první až druhé místo v žebříčku možných těles nesoucích život, takže tuto pozici sdílí s Jupiterovým měsícem Europa. Základní mise Cassini byla sice ukončena v roce 2008, ale vzhledem k dobrému stavu a proudu vědecky cenných dat se dočkala prodloužení do roku 2017. Dlouhodobá systematická pozorování by přitom měla přispět k pochopení sezónních změn v atmosféře planety.