I serien Solsystemets himlakroppar firar vi superrymdåret 2019 med att besöka några av de mest spännande ställen i vårt solsystem. Serien är ett samarbete mellan Rymdåret och Populär Astronomi.

På en illustration över solsystemets planeter sticker Saturnus ut – bokstavligen och bildligt – med sitt spektakulära ringsystem. Men gasjätten Saturnus är mer än sina ringar. Här hittar vi udda former av väte, månar som tros kunna hysa liv – och två ton material från jorden.

Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Saturnus, bild tagen från Cassini 2010. Ljuset på nattsidan har ökats så att ringarna syns. Ringarna på dagsidan lyses upp av solljus och av reflektion från Saturnus molntoppar. Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Saturnus är vår näst största planet, bara Jupiter är större. 750 jordklot skulle få plats inne i Saturnus som uppmäts till nio gånger jordens diameter och 95 gånger jordens massa. Trots att Saturnus ligger så långt bort som 9,5 gånger längre ut än jorden från solen är planeten så stor att den är synlig för blotta ögat. Därför är den känd redan sedan antiken men då under namnet Kronos som är guden Saturnus motsvarighet i den grekiska mytologin.

Saturnus består mest av gas men har en tät kärna, i ungefär samma storlek som jorden, bestående av metaller som järn och nickel, sten och annat material som pressats ihop av det enorma trycket från atmosfären. Kärnan omsluts av flytande metallväte inuti ett tjockt lager flytande väte och helium som gradvis övergår i den tunna yttre atmosfärens lager av vätgas.

Det är det ökande trycket som omvandlar vätet på vägen – från vätgas vid atmosfärens yta till flytande väte och slutligen flytande metallväte längre in mot kärnan. Flytande metallväte är ett udda tillstånd för väte som bara kan inträffa under extremt tryck och mycket höga temperaturer. Men, det råder ingen brist på varken högt tryck eller hög temperatur på Saturnus. Vid kärnan kan trycket uppgå till mer än en miljon gånger den på jorden och temperaturen når 11 700 grader Celsius – betydligt varmare än solens yta. Det finns forskningsrapporter om lyckade försök att framställa flytande metallväte på jorden men samtliga rapporter har mötts av viss skepsis.

Saturnus atmosfär består av väte, helium och även små mängder vatten, ammoniak och metan. Med trycket ombildas vätet till flytande väte och längre in mot kärnan till flytande metallväte. Bild: Kelvinsong/Wikimedia commons

1610 var Galileo Galilei den första att betrakta Saturnus i ett teleskop. Överraskad över vad som såg ut att vara två mindre planeter på varsin sida om huvudkroppen förklarade Galilei att det han såg var tre objekt – ett större och två mindre – som rörde sig helt synkront med varandra. De två mindre objekten kallade Galileo för Saturnus ”öron”.

Öronen var märkliga i sig men ännu märkligare var att de tycktes uppkomma och försvinna – under flera år fanns de där, för att sedan upphöra och därefter komma tillbaka! Idag förstår vi mysteriet. Öronen var inget annat än Saturnus ringar. Med ringarna liggande längs ekvatorn som har en 27-gradig lutning mot rotationsaxeln ser vi från jorden ringarna från olika håll – ibland så direkt från sidan att de är inte går att se förrän ekvatorn ”rätat upp sig” igen.

Några decennier efter Galileos teleskopblickar på Saturnus kom andra astronomer med den nya teorin att Saturnus omges av en ring. Christopher Wren var först ut men trodde att ringen fysiskt satt ihop med Saturnus. Kort efter kom Christiaan Huygens som var den första att lägga fram hypotesen om en fritt liggande ring runt planeten. Ytterligare två decennier senare kunde Giovanni Domenico Cassini år 1675 fastställa att det inte rörde sig om en ring utan om flera.

När Galileo såg Saturnus förklarade han ringarna som öron till planeten. Idag vet vi att det är optisk illusion som uppstår då Saturnus horisont lutar på ett visst sätt sett från jorden. (Film: Russ S., tagen med ett 20-centimeters Meade-teleskop)
Phoebe-ringen – den yttersta och senast upptäckta av Saturnus ringar – är så stor att en miljard jordklot skulle få plats i den. Den syns bara i infrarött ljus eftersom partiklarna inne i ringen är så små och långt från varandra. Illustration: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Hur många ringar finns det? Det beror lite på hur man räknar. På långt håll ser det ut som sju stora ringar, de har fått namn i bokstavsordning enligt ordningen de upptäcktes i. Ovanligt fantasilöst för namn på astronomiska objekt kan man tycka – men så heter alltså de sju stora ringarna: A, B, C, D, E och F där A-ringen upptäcktes först men ligger bortom både D-, C- och B-ringen. Mellan B-ringen och A-ringen ligger också ”Cassinis delning” – en ring med så lite material att det på håll ser ut som ett svart band mitt i ringsystemet.

Varje ring består i sin tur av många mindre ringar, ibland kallade ”ringlets”. Totalt räknar man idag till mellan 500 till 1 000 olika ringar och utöver det finns mellanrumsringarna, som liksom Cassinis delning har väldigt små mängder partiklar och ses som svarta band. Det kan upptäckas fler ringar och ”ringlets” i framtiden och det spekuleras även i om det finns ett ringsystem runt Saturnus måne Rhea, vilket i sådana fall vore den första månen med ringar vi känner till.

Ringsystemet i sin helhet är enormt. Den hyfsat nyupptäckta Phoebe-ringen – undantagsvis namngiven inte med en bokstav utan från månen Phoebe i ringens omloppsbana – är så stor att en miljard jordklot skulle få plats i dess volym.

Forskarna vet inte säkert när eller hur ringarna har uppstått. Ringarna är uppbyggda av oräkneliga små dammtäckta bitar av is, sten och olika kometfragment. De minsta är inte större än ett dammkorn medan de största är som ett mindre berg. En teori är att ringarna bildats av asteroider som krockat med Saturnus månar. Ringarna skulle alltså vara de sönderslagna resterna från krocken som fastnat i omloppsbana runt Saturnus.

Inom ringarna finns också flera månar, 62 stycken känner vi till idag, bland annat Rhea med sina eventuella egna ringar och Phoebe som ingår i den enorma Phoebe-ringen. De mest intressanta månarna är ändå helt klart Titan och Enceladus som är potentiella platser för liv. Titan är den enda kända månen med tät atmosfär och Enceladus har forskarna funnit ha gejsrar och en flytande ocean under ett tjockt istäcke vid ytan. I juni i år meddelade NASA att deras kommande rymdsond Dragonfly ska sticka raka vägen till just Titan och senast 2025 ska uppskjutningen ske om allt går som planerat!

Saturnus måne Titan är den enda måne vi vet med tjock atmosfär och en kandidat för möjliga himlakroppar med liv. Och så är den så vacker! Bild: NASA/JPL-Caltech/Stéphane Le Mouélic, University of Nantes, Virginia Pasek, University of Arizona

Med tanke på det stora avståndet till Saturnus är det fantastiskt hur mycket vi vet om planeten, ringarna och de högst intressanta månarna. Störst tack ska rymdsonden Cassini få som under hela tretton år studerade Saturnus på nära håll och gav oss mängder med data och bilder. Cassini avslutade sin resa 2017. Bränslet höll då på att ta slut och för att inte riskera en oavsiktlig krock med någon måne styrdes Cassini ner rakt mot Saturnus där den förångades. Två ton av Saturnus massa idag består alltså av material från jorden.

Bild: NASA/Lunar and Planetary Institute
Är Saturnus kanske den mest välkända planeten sett till utseendet efter jorden? Bild: NASA/Lunar and Planetary Institute

Jag vågar påstå att Saturnus är den planet i vårt solsystem efter jorden som flest människor – oavsett ålder – skulle kunna peka ut på en illustrerad planetkarta. Det ser helt enkelt kul ut med ringarna och gör planeten omisskännlig från de övriga. Som en balansstudsbräda, en planet med rockring eller – varför inte ett huvud med viftande öron?