I årtusenden stirrade människor upp på natthimlen och hölls i vördnad månen . För många forntida kulturer representerade den en gudom, och dess cykler tilldelades gudomlig betydelse. Vid tiden för den klassiska antiken och medeltiden ansågs månen vara en himmelsk kropp som kretsade runt jorden, ungefär som de andra kända planeterna på dagen (Mercurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus).
Men vår förståelse av månar revolutionerades när år 1610 , astronom Galileo Galilei riktade sitt teleskop mot Jupiter och lade märke till 'fyra vandrande stjärnor' runt Jupiter. Från denna tidpunkt och framåt har astronomer förstått att andra planeter än jorden kan ha sina egna månar - i vissa fall flera dussin eller fler. Så hur många månar finns det i solsystemet?
För att svara på den frågan kräver faktiskt lite förtydligande först. Om vi pratar om bekräftade månar som kretsar kring någon av solsystemets planeter (dvs de som överensstämmer med definitionen som antagits av IAU 2006 ), då kan vi säga att det finns för närvarande173kända månar. Om vi däremot öppnar golvet för dvärgplaneter som har föremål som kretsar kring dem, stiger antalet till182.
Månarna, flera mindre planeter och kometer i solsystemet, visade i skalen. Kredit: Antonio Ciccolella
Dock över 200 mindre planetmånar har också observerats i solsystemet (från och med januari 2012). Detta inkluderar de 76 kända objekten i asteroidbältet med satelliter, fyra Jupiter-trojaner, 39 jordnära objekt (två med två satelliter vardera), 14 Mars-crossers och 84 naturliga satelliter av Trans-Neptunian Objects. Och ytterligare cirka 150 små kroppar har observerats inom Saturnus ringar. Om vi inkluderar alla dessa, så kan vi säga att solsystemet har545kända satelliter.
Inre solsystem:
Planeterna i det inre solsystemet - Merkurius, Venus, Jorden och Mars - är alla jordiska planeter , vilket innebär att de är sammansatta av silikatberg och mineraler som är differentierade mellan en metallisk kärna och en silikatmantel och -skorpa. Av ett antal anledningar finns det få satelliter inom denna region av solsystemet.
Sammantaget finns det bara tre naturliga satelliter som kretsar kring planetariska kroppar i det inre solsystemet - Jorden och Mars. Medan forskare teoretiserar att det fanns månar runt Merkurius och Venus i det förflutna, tror man att dessa månar påverkade ytan för länge sedan. Anledningen till denna gleshet med satelliter har mycket att göra med solens gravitationsinflytande.
Både Merkurius och Venus är för nära solen (och i Merkurius fall för svaga vad gäller dess egen gravitationskraft) för att ha greppat ett passerande föremål, eller hållit fast i ringar av skräp i omloppsbana som kunde ha smält ihop och bilda en satellit över tid. Jorden och Mars kunde behålla satelliter, men främst för att de är de yttersta av de inre planeterna.
Jorden har bara den enda naturliga satellit som vi är bekanta med – deMåne . Med en medelradie på 1737 km och en massa på 7,3477 x 10²² kg är månen 0,273 gånger jordens storlek och 0,0123 så massiv, vilket är ganska stort för en satellit. Det är också den näst tätaste månen i vårt solsystem (efter de ) med en medeldensitet av 3,3464 g/cm³.
Flera teorier har föreslagits för bildningen av månen. Den rådande hypotesen idag är att jord-månen-systemet bildades som ett resultat av ett slag mellan den nybildade proto-jorden och ett objekt i Mars-storlek (som heter Theia ) för ungefär 4,5 miljarder år sedan. Denna stöt skulle ha sprängt material från båda objekten i omloppsbana, där det så småningom samlades för att bilda månen.
Mars har samtidigt två månar - Phobos och Deimos . Liksom vår egen måne är båda Marsmånarna tidvattenlåsta till Mars, så de har alltid samma ansikte mot planeten. Jämfört med vår måne är de grova och asteroidliknande till utseendet, och även mycket mindre. Därav den rådande teorin att de en gång var asteroider som sparkades ut ur Huvudbälte av Jupiters gravitation och förvärvades sedan av Mars.
Den större månen är Phobos, vars namn kommer från det grekiska ordet som betyder 'rädsla' (dvs fobi). Phobos är bara 22,7 km bred och har en bana som placerar den närmare Mars än Deimos. Jämfört med jordens egen måne - som kretsar på ett avstånd av 384 403 km från vår planet - kretsar Phobos på ett genomsnittligt avstånd av endast 9 377 km över Mars.
Phobos och Deimos, fotograferade här av Mars Reconnaissance Orbiter. Kredit: NASA
Mars andra måne är Deimos, som har fått sitt namn från det grekiska ordet för panik. Den är ännu mindre, mäter bara 12,6 km i diameter, och har också mindre oregelbunden form. Dess omloppsbana placerar den mycket längre bort från Mars, på ett avstånd av 23 460 km, vilket innebär att Deimos tar 30,35 timmar att genomföra en bana runt Mars.
Dessa tre månar är summan av månar som finns inom det inre solsystemet (åtminstone enligt den konventionella definitionen). Men tittar vi längre utomlands ser vi att detta egentligen bara är toppen av isberget. Tänk att vi en gång trodde detdeMoon var den enda i sitt slag!
Yttre solsystemet:
Bortom Asteroidbältet (och Frost Line ), blir saker helt annorlunda. I denna region av solsystemet har varje planet ett betydande system av månar; i fallet Jupiter och Saturnus, kanske till och med hundratals. Hittills har totalt 170 månar bekräftats kretsar runt Yttre planeter , medan flera hundra fler kretsar kring mindre kroppar och asteroider.
På grund av sin enorma storlek, massa och gravitationskraft har Jupiter flest satelliter av alla planeter i solsystemet. För närvarande inkluderar det jovianska systemet 67 kända månar, även om det uppskattas att det kan ha upp till 200 månar och månar (av vilka majoriteten ännu inte har bekräftats och klassificerats).
De fyra största jovianska månarna är kända som Galileiska månar (uppkallad efter deras upptäckare, Galileo Galilei ). De inkluderar: de , den mest vulkaniskt aktiva kroppen i vårt solsystem; Europa , som misstänks ha ett massivt hav under ytan; Ganymedes , den största månen i vårt solsystem; och Callisto , som också tros ha ett hav under ytan och har några av de äldsta ytmaterialen i solsystemet.
Illustration av Jupiter och de galileiska satelliterna. Kredit: NASA
Sedan finns det den inre gruppen (eller Amalthea-gruppen), som består av fyra små månar som har diametrar på mindre än 200 km, kretsar med radier som är mindre än 200 000 km och har omloppslutningar på mindre än en halv grad. Denna grupp inkluderar månar av Metis , Adrastea , Amalthea , och Thebe . Tillsammans med ett antal ännu osynliga inre månar fyller dessa månar på och upprätthåller Jupiters svaga ringsystem.
Jupiter har också en rad oregelbundna satelliter, som är betydligt mindre och har mer avlägsna och excentriska banor än de andra. Dessa månar är uppdelade i familjer som har likheter i omloppsbana och sammansättning, och tros till stor del vara resultatet av kollisioner från stora föremål som fångades av Jupiters gravitation.
I likhet med Jupiter beräknas det att Saturnus har minst 150 månar och månar, men bara 53 av dessa månar har fått officiella namn. Av dessa är 34 mindre än 10 km i diameter och ytterligare 14 är mellan 10 och 50 km i diameter. Men några av dess inre och yttre månar är ganska stora, från 250 till över 5000 km.
Traditionellt har de flesta av Saturnus månar fått sitt namn efter den grekiska mytologins titaner och är grupperade utifrån deras storlek, banor och närhet till Saturnus. De innersta månarna och reguljära månarna har alla små orbitala lutningar och excentriciteter och prograda banor. Samtidigt har de oregelbundna månarna i de yttersta områdena omloppsradier på miljoner kilometer, omloppsperioder som varar flera år och rör sig i retrograda omloppsbanor.
Ett collage av Saturnus (nederst till vänster) och några av dess månar: Titan, Enceladus, Dione, Rhea och Helene. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
De inre stora månarna, som kretsar inom E Ring , inkluderar de större satelliterna mimar Enceladus , Tethys , och Dione . Dessa månar består alla huvudsakligen av vattenis och tros vara differentierade till en stenig kärna och en isig mantel och skorpa. De stora yttre månarna, som kretsar utanför Saturnus E-ring, liknar till sin sammansättning de inre månarna – d.v.s. består huvudsakligen av vattenis och sten.
Vid 5150 km i diameter och 1 350×10tjugokg i massa, Titan är Saturnus största måne och utgör mer än 96 % av massan i omloppsbana runt planeten. Titan är också den enda stora månen som har sin egen atmosfär, som är kall, tät och består huvudsakligen av kväve med en liten bråkdel av metan. Forskare har också noterat förekomsten av polycykliska aromatiska kolväten i den övre atmosfären, samt metaniskristaller .
Ytan på Titan, som är svår att observera på grund av ihållande atmosfäriskt dis, visar endast ett fåtal nedslagskratrar, bevis på kryovulkaner och längsgående dynfält som uppenbarligen formats av tidvattenvindar. Titan är också den enda kroppen i solsystemet vid sidan av jorden med vätskekroppar på sin yta, i form av metan–etansjöar i Titans norra och södra polarområden.
Uranus har 27 kända satelliter, som är indelade i kategorierna större månar, inre månar och oregelbundna månar (liknande andra gasjättar). Uranus största månar är, i storleksordning, Miranda , Ariel , Umbriel , Oberon och Titania . Dessa månar varierar i diameter och massa från 472 km och 6,7 × 1019kg för Miranda till 1578 km och 3,5 × 10tjugoettkg för Titania. Var och en av dessa månar är särskilt mörka, med låg bindning och geometriska albedos. Ariel är den ljusaste medan Umbriel är den mörkaste.
Ett montage av Uranus månar (från vänster till höger) – Ariel, Kredit: NASA
Alla Uranus stora månar tros ha bildats i ansamlingsskivan, som funnits runt Uranus en tid efter dess bildande, eller berodde på den stora påverkan som Uranus drabbades av tidigt i dess historia. Var och en består av ungefär lika stora mängder sten och is, förutom Miranda som huvudsakligen är gjord av is.
Iskomponenten kan innehålla ammoniak och koldioxid, medan det steniga materialet tros bestå av kolhaltigt material , inklusive organiska föreningar (liknar asteroider och kometer). Deras kompositioner tros vara differentierade, med en isig mantel som omger en stenig kärna.
Neptunus har 14 kända satelliter, av vilka alla utom en är uppkallade efter grekiska och romerska gudar i havet (förutom S/2004 N 1 , som för närvarande är namnlöst). Dessa månar är uppdelade i två grupper – de vanliga och oregelbundna månarna – baserat på deras omloppsbana och närhet till Neptunus. Neptunus regelbundna månar - Naiad , Thalassa , Despina , Galatea , Larissa , S/2004 N 1, och Proteus – är de som är närmast planeten och som följer cirkulära, prograda banor som ligger i planetens ekvatorialplan.
Neptunus oregelbundna månar består av planetens återstående satelliter (inklusive Triton ). De följer i allmänhet lutande excentriska och ofta retrograda banor långt från Neptunus. Det enda undantaget är Triton, som kretsar nära planeten, efter en cirkulär omloppsbana, men retrograd och lutande.
Global Color Mosaic of Triton, tagen av Voyager 2 1989. Kredit: NASA/JPL/USGS
I ordning efter deras avstånd från planeten är de oregelbundna månarna Triton, Nereid , Halimede, Sao, Laomedeia, Neso och Psamathe – en grupp som inkluderar både prograda och retrograda objekt. Med undantag för Triton och Nereid, liknar Neptunus oregelbundna månar de på andra jätteplaneter och tros ha infångats genom gravitation av Neptunus.
Med en medeldiameter på cirka 2700 km ( mi) och en massa på 214080 ± 520 x 1017kg, Triton är den största av Neptunus månar, och den enda som är stor nog att uppnå hydrostatisk jämvikt (dvs. är sfärisk till formen). På ett avstånd av 354 759 km från Neptunus sitter den också mellan planetens inre och yttre måne.
Dessa månar utgör lejonparten av naturliga satelliter som finns i solsystemet. Men tack vare pågående utforskning och förbättringar av vår instrumentering, upptäcks satelliter också i omloppsbana runt mindre kroppar.
Dvärgplaneter och andra kroppar:
Som redan nämnts finns det flera dvärgplaneter, TNO:er och andra kroppar i solsystemet som också har sina egna månar. Dessa består huvudsakligen av de naturliga satelliterna som har bekräftats i omloppsbana Pluto , Eris , Haumea och Skulle vilja . Med fem satelliter i omloppsbana har Pluto de mest bekräftade månarna (även om det kan ändras med ytterligare observation).
Den största, och närmast i omloppsbana till Pluto, är Charon. Denna måne identifierades första gången 1978 av astronomen James Christy med hjälp av fotografiska plattor från United States Naval Observatory (USNO) i Washington, D.C. Beyond Charon ligger de fyra andra cirkumbinära månarna – Styx , ingenting , Kerberos , och Hydra , respektive.
Ett porträtt från den slutliga inflygningen av rymdfarkosten New Horizons till Pluto-systemet den 11 juli 2015. Kredit: NASA-JHUAPL-SWRI.
Nix och Hydra upptäcktes samtidigt 2005 av Pluto Companion Search Team med hjälp av rymdteleskopet Hubble. Samma team upptäckte Kerberos 2011. Den femte och sista satelliten, Styx, upptäcktes av rymdfarkosten New Horizons 2012 samtidigt som den tog bilder av Pluto och Charon.
Charon, Styx och Kerberos är alla tillräckligt massiva för att ha kollapsat till en sfäroid form under sin egen gravitation. Nix och Hydra är under tiden avlånga till formen. Pluto-Charon-systemet är ovanligt, eftersom det är ett av få system i solsystemet vars barycentrum ligger ovanför primärytan. Kort sagt, Pluto och Charon kretsar runt varandra, vilket får vissa forskare att hävda att det är ett 'dubbeldvärgsystem' istället för en dvärgplanet och en måne i omlopp.
Dessutom är det ovanligt att varje kropp är tidvattenlåst till den andra. Charon och Pluto presenterar alltid samma ansikte för varandra; och från vilken position som helst på endera kroppen är den andra alltid i samma position på himlen, eller alltid skymd. Detta betyder också att rotationsperioden för var och en är lika med den tid det tar för hela systemet att rotera runt sin gemensamma tyngdpunkt.
Under 2007, observationer av Gemini observatorium av fläckar av ammoniakhydrater och vattenkristaller på ytan av Charon antydde närvaron av aktiva kryogejsrar. Detta verkar tyda på att Pluto har ett hav under ytan som är varmt i temperatur och att kärnan är geologiskt aktiv. Plutos månar tros ha bildats av en kollision mellan Pluto och en kropp av liknande storlek tidigt i solsystemets historia. Kollisionen frigjorde material som konsoliderades i månarna runt Pluto.
Jämförelse av Pluto med de andra största TNO:erna och med jorden (alla i skala). Kredit: NASA/Lexicon
På andra plats kommer Haumea, som har två kända månar – Hej’iaka och Namaka – som är uppkallade efter döttrarna till den hawaiianska gudinnan. Båda upptäcktes 2005 av Browns team när de genomförde observationer av Haumea vid W.M. Keck Observatory. Hi'iaka, som ursprungligen fick smeknamnet 'Rudolph' av Caltech-teamet, upptäcktes den 26 januari 2005.
Det är den yttre och – med ungefär 310 km i diameter – den större och ljusare av de två, och kretsar runt Haumea i en nästan cirkelformig bana var 49 dag. Infraröda observationer indikerar att dess yta nästan helt är täckt av ren kristallin vattenis. På grund av detta har Brown och hans team spekulerat i att månen är ett fragment av Haumea som bröt av under en kollision.
Namaka, den minsta och innersta av de två, upptäcktes den 30 juni 2005 och fick smeknamnet 'Blitzen'. Det är en tiondel av massan av Hi'iaka och kretsar kring Haumea på 18 dagar i en mycket elliptisk bana. Båda månarna cirklar Haumea är mycket excentriska banor. Inga uppskattningar har ännu gjorts om deras massa.
Eris har en måne som kallas Dysnomi , som är uppkallad efter dottern till Eris i grekisk mytologi, som observerades första gången den 10 september 2005 – några månader efter upptäckten av Eris. Månen upptäcktes av ett team som använde Keck-teleskopen på Hawaii, som var upptagna med att utföra observationer av de fyra ljusaste TNO:erna (Pluto, Makemake, Haumea och Eris) vid den tiden.
Konstnärens koncept av dvärgplaneten Eris och dess enda naturliga satellit, Dysnomia. Kredit: NASA, ESA, Adolph Schaller (för STScI)
I april 2016, observationer med hjälp av Rymdteleskopet Hubble ’s Wide Field Camera 3 avslöjade att Makemake hade en naturlig satellit – som betecknades S/2015 (136472) 1 (med smeknamnet MK 2 av upptäcktsteamet). Den beräknas vara 175 km (110 mi) km i diameter och har en halvstor axel minst 21 000 km (13 000 mi) från Makemake.
Största och minsta månar:
Titeln för den största månen i solsystemet går till Ganymedes, som mäter 5262,4 kilometer (3270 mi) i diameter. Detta gör den inte bara större än jordens måne, utan även större än planeten Merkurius – även om den bara har hälften av Merkurius massa. När det gäller den minsta satelliten, det är ett förhållande mellan S/2003 J 9 och S/2003 J 12. Dessa två satelliter, som båda kretsar runt Jupiter, mäter cirka 1 km (0,6 mi) i diameter.
En viktig sak att notera när man diskuterar antalet kända månar i solsystemet är att nyckelordet här är 'känd'. För varje år som går bekräftas fler satelliter, och de allra flesta av dem vi nu känner till upptäcktes först under de senaste decennierna. När våra utforskningsinsatser fortsätter och våra instrument förbättras, kan vi upptäcka att det finns hundratals fler som lurar där ute!
Vi har skrivit många intressanta artiklar om solsystemets månar här på Universe Today. Här är Vilken är den största månen i solsystemet ? Vilka är solsystemets planeter? , Hur många månar har jorden? , Hur många månar har Mars? , Hur många månar har Jupiter? , Hur många månar har Saturnus? , Hur många månar har Uranus? , Hur många månar har Neptunus?
För mer information, se till att kolla in NASA:s solsystemutforskning sida.
Vi har spelat in en hel serie poddar om Solsystemet på Astronomy Cast . Kolla in dem här.
Källor: