Μέχρι στιγμής έχουν επιβεβαιωθεί οι τροχιές 62 φυσικών δορυφόρων του Κρόνου, απ’ τους οποίους μόλις 13 έχουν διάμετρο μεγαλύτερη των 50 km. Αντιθέτως, οι περισσότεροι έχουν μικρό μέγεθος και κινούνται σε μεγάλες αποστάσεις από τον πλανήτη, ενώ οι τροχιές τους σχηματίζουν γωνίες μεγάλης κλίσης ως προς το ισημερινό του επίπεδο.

Οι περισσότεροι απ’ αυτούς είτε είναι πλανητοειδή που «αιχμαλωτίστηκαν» από την μεγάλη βαρυτική του έλξη είτε είναι τα συντρίμμια που περίσσεψαν από τον διαμελισμό τέτοιων σωμάτων, εξαιτίας των παλιρροϊκών του δυνάμεων.

Κατά σειρά μεγέθους, οι μεγαλύτεροι δορυφόροι του Κρόνου είναι ο Τιτάνας, η Ρέα, ο Ιαπετός, η Διώνη, η Τηθύς, ο Εγκέλαδος και ο Μίμας.

Όπως ακριβώς και η Σελήνη, οι δορυφόροι αυτοί βρίσκονται σε σύγχρονη περιστροφή γύρω από τον Κρόνο, που σημαίνει ότι ολοκληρώνουν μια περιστροφή γύρω από τον εαυτό τους στον ίδιο χρόνο που διαγράφουν μια πλήρη περιφορά γύρω του, με αποτέλεσμα να δείχνουν πάντα την ίδια όψη τους προς αυτόν.

Από τους δορυφόρους αυτούς, πλησιέστερος στον Κρόνο είναι ο Μίμας, που είναι ο 10ος δορυφόρος του και ακολουθεί ο Εγκέλαδος (14ος), η Τηθύς (15ος), η Διώνη (18ος), η Ρέα (21ος), ο Τιτάνας (22ος) και ο Ιαπετός (24ος).

Στην εικόνα που παραθέτουμε σήμερα διακρίνονται οι παγωμένοι πίδακες του εγκέλαδου, όπως τους απεικόνισε η διαστημοσυσκευή Cassini (φωτογρ. NASA/JPL/SSI;  Mosaic:  Emily Lakdawalla).

Με διάμετρο 5.150 km,  ο Τιτάνας είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου, αλλά και ο δεύτερος μεγαλύτερος του Ηλιακού μας Συστήματος μετά τον Γανυμήδη του Δία.

Ο δορυφόρος αυτός, που ανακαλύφθηκε το 1655 από τον Ολλανδό αστρονόμο Christiaan Huygens (1629-1695), παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον για τους αστρονόμους, αφού είναι ο μοναδικός για τον οποίο γνωρίζουμε ότι περιβάλλεται από πυκνή ατμόσφαιρα.

Ο Τιτάνας αποτελείται από ίσες περίπου ποσότητες πάγου και πετρωμάτων, ενδεχομένως κατανεμημένες σε στοιβάδες και σύμφωνα με τα τελευταία δεδομένα δεν αποκλείεται να κρύβει στο εσωτερικό του έναν υπόγειο ωκεανό, ενώ η επιφανειακή του θερμοκρασία δεν υπερβαίνει συνήθως τους –180οC.

Η ατμόσφαιρά του αποτελείται από 98% άζωτο και 1,5% μεθάνιο, μαζί με προσμείξεις άλλων οργανικών ενώσεων, που σχηματίζονται από την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας του Ηλίου, η οποία μετατρέπει το μεθάνιο σε άλλους υδρογονάνθρακες.

Δεδομένου ότι το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα έπρεπε να έχει εξαντληθεί σε μόλις 50 εκατ. χρόνια με την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, το γεγονός ότι εξακολουθεί να υπάρχει, σημαίνει ότι από κάπου θα πρέπει να ανανεώνεται συνεχώς. Στη Γη, για παράδειγμα, εξαιρουμένης της ανθρώπινης δραστηριότητας και των ηφαιστειακών εκρήξεων, το μεθάνιο ανανεώνεται, καθώς σχηματίζεται από το μεταβολισμό των έμβιων οργανισμών.

Στον Τιτάνα, αντίθετα, η αιτία είναι διαφορετική. Όπως ανακοίνωσε ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος ESA στις πολικές περιοχές του δορυφόρου έχουν εντοπιστεί εκατοντάδες μικρές και μεγάλες λίμνες, οι οποίες σύμφωνα με τους πρώτους υπολογισμούς περιέχουν περισσότερους υγρούς υδρογονάνθρακες από όλα τα γνωστά αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου στη Γη. Κάποιες απ’ αυτές φαίνεται ότι ανανεώνονται από έναν υπόγειο μεθανοφόρο ορίζοντα, ενώ κάποιες άλλες ανανεώνονται από βροχές μεθανίου.

Πρόκειται με άλλα λόγια για το μοναδικό εκτός της Γης ουράνιο σώμα του Ηλιακού μας Συστήματος, που έχει να επιδείξει έναν ενεργό κύκλο εξάτμισης και βροχής, με τη μόνη διαφορά ότι δεν πρόκειται για νερό αλλά για μεθάνιο.

Εξίσου εντυπωσιακή είναι και η ανακάλυψη ότι οι ισημερινές περιοχές του Τιτάνα καλύπτονται από αλλεπάλληλες σειρές εναποθέσεων οργανικής ύλης.

Σύμφωνα με τους αστρονόμους, οι εναποθέσεις αυτές σχηματίζονται όταν η ηλιακή υπεριώδης ακτινοβολία και τα φορτισμένα σωματίδια αντιδρούν με το μεθάνιο που βρίσκεται στα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιράς του, δημιουργώντας παράγωγα, τα οποία εναποτίθενται στην επιφάνειά του, όπως περίπου συμβαίνει με τα σωματίδια αιθαλομίχλης στη Γη.

Η διαφορά είναι ότι στον Τιτάνα συσσωρεύονται σε στρώματα που μπορούν να έχουν πάχος εκατοντάδων μέτρων. Σύμφωνα μάλιστα με τις πρώτες εκτιμήσεις, αυτοί οι «αμμόλοφοι» υδρογονανθράκων εμπεριέχουν περισσότερες οργανικές ενώσεις από τα συνολικά αποθέματα άνθρακα του πλανήτη μας.

Άλλο εντυπωσιακό στοιχείο, που αποκαλύφθηκε χάρη στα δεδομένα που συνέλεξε η διαστημοσυσκευή Cassini, είναι η παρουσία βαρέων αρνητικών ιόντων στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του Τιτάνα.

Το εντυπωσιακό είναι ότι τα σωματίδια αυτά αποτελούν τα δομικά στοιχεία ακόμη πιο πολύπλοκων οργανικών ενώσεων, που στη Γη τουλάχιστον, προκειμένου να σχηματιστούν, απαιτούν την παρουσία οξυγόνου, που στον Τιτάνα απουσιάζει.

Η κατανόηση από τους επιστήμονες του τρόπου σχηματισμού τους κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική, καθώς θα τους βοηθήσει να διευρύνουν τις γνώσεις τους για την προέλευση της ίδιας της ζωής στον πλανήτη μας.

Δεν πρέπει άλλωστε να ξεχνάμε ότι εξαιρουμένων των εντελώς διαφορετικών θερμοκρασιών, οι συνθήκες που επικρατούν σήμερα στον Τιτάνα θεωρούνται παραπλήσιες με αυτές που επικρατούσαν στην αρχέγονη Γη. 

Ο δεύτερος σε μέγεθος δορυφόρος του Κρόνου είναι η Ρέα, που ανακαλύφθηκε από τον Ιταλό αστρονόμο Giovanni Cassini (1625-1712), όπως εξάλλου και οι δορυφόροι Τηθύς, Διώνη και Ιαπετός.

Με πυκνότητα ελάχιστα μεγαλύτερη απ’ αυτήν του νερού, η Ρέα αποτελείται κατά τα τρία τέταρτα από καθαρό πάγο και κατά το υπόλοιπο από πετρώματα, που όμως δεν σχηματίζουν έναν βραχώδη πυρήνα στο κέντρο της, αλλά κατανέμονται ομοιόμορφα στο εσωτερικό της.

Με θερμοκρασίες που στις περιοχές, οι οποίες φωτίζονται από τον Ήλιο δεν υπερβαίνουν τους –174 οC, η επιφάνεια του παγωμένου αυτού δορυφόρου μπορεί να χωριστεί σε δυο διακριτές γεωλογικές περιοχές, ανάλογα με το μέγεθος των κρατήρων που περιέχουν.

Η πρώτη είναι στιγματισμένη από κρατήρες με διάμετρο μεγαλύτερη των 40 km, ενώ στην δεύτερη, που περιλαμβάνει τις πολικές και ισημερινές περιοχές του δορυφόρου, οι κρατήρες έχουν διάμετρο μικρότερη των 40 km. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι κάποια στιγμή στην ιστορία του δορυφόρου ίσως να επήλθε ένας πλήρης ανασχηματισμός της επιφάνειάς του. Οι δύο μεγαλύτεροι κρατήρες που έχουν εντοπιστεί στην επιφάνειά της έχουν διάμετρο 400 km και 500 km αντίστοιχα.

Εκτός αυτού, στην πλευρά του δορυφόρου που «βλέπει» προς την αντίθετη κατεύθυνση απ’ αυτήν προς την οποία κινείται εντοπίστηκε ένα δίκτυο φωτεινών γραμμών, οι οποίες σύμφωνα με τα δεδομένα που συνέλεξε η διαστημοσυσκευή Cassini είναι παγωμένα χάσματα και ρωγμές, τεκτονικής μάλλον προέλευσης.

Με διάμετρο 1.470 km, ο Ιαπετός είναι ο τρίτος μεγαλύτερος, αλλά και ένας από τους πιο παράξενους δορυφόρους του Κρόνου, ο οποίος αποτελείται κυρίως από πάγο, με μόλις 20% της μάζας του να αντιστοιχεί σε πετρώματα.

Το ηγούμενο ημισφαίριο, το οποίο αντικρίζει τον πλανήτη, καλύπτεται από ένα ιδιαίτερα σκοτεινό υλικό, ενώ το αντίθετο ημισφαίριο, καθώς και οι πόλοι του δορυφόρου είναι σχεδόν 10 φορές φωτεινότεροι. Αυτή η εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ των δύο ημισφαιρίων του Ιαπετού είχε απασχολήσει για αρκετά χρόνια τους επιστήμονες, απ’ ό,τι φαίνεται όμως οφείλεται σ’ ένα φαινόμενο που ονομάστηκε θερμικός διαχωρισμός και ανακαλύφθηκε χάρη στα δεδομένα του Cassini.

Η αργή περιστροφή του Ιαπετού γύρω από τον άξονά του, που ολοκληρώνεται σε περισσότερο από 79 ημέρες, παρέχει αρκετό χρονικό διάστημα, ώστε το σκοτεινό υλικό να απορροφήσει περισσότερη θερμότητα από τον Ήλιο και να θερμανθεί, σε αντίθεση με τις φωτεινότερες περιοχές του Ιαπετού.

Καθώς, λοιπόν, οι σκοτεινές αυτές περιοχές θερμαίνονται, οι παγωμένες πτητικές ενώσεις που εμπεριέχουν εξαχνώνονται, μετατρέπονται δηλαδή απευθείας σε αέρια, διαφεύγοντας έτσι προς τις πιο κρύες περιοχές του Ιαπετού. Το αποτέλεσμα είναι να γίνονται οι σκοτεινές περιοχές του Ιαπετού σκοτεινότερες και οι γειτονικές τους φωτεινές περιοχές φωτεινότερες.

Ενδεχομένως, να υπήρξε αρχικά μια μικρή εναπόθεση σκοτεινών υλικών στην επιφάνεια του Ιαπετού από το Διάστημα, που αποτέλεσαν και το εναρκτήριο λάκτισμα γι’ αυτή την αέναη διαδικασία του θερμικού διαχωρισμού που μόλις περιγράψαμε.

Σε αντίθεση με τους περισσότερους από τους μεγάλους δορυφόρους του Ηλιακού μας Συστήματος, που έχουν σφαιρικό σχήμα, ο Ιαπετός έχει πεπλατυσμένους πόλους και εξογκωμένο ισημερινό, τον οποίο διατρέχει μια τεράστια οροσειρά μήκους 1.300 km, πλάτους 20 km και ύψους 13 km, με επιμέρους κορυφές που αγγίζουν ακόμη και τα 20 km σε ύψος.

Όμως, παρόλο που έχουν διατυπωθεί αρκετές ερμηνείες για τον τρόπο που σχηματίστηκε, καμία μέχρι στιγμής δεν έχει τύχει της καθολικής αποδοχής των αστρονόμων.

Χάρη στις εικόνες που ελήφθησαν από την διαστημοσυσκευή Cassini, γνωρίζουμε τέλος ότι η επιφάνεια του Ιαπετού είναι καλυμμένη από έναν μεγάλο αριθμό κρατήρων, πέντε εκ των οποίων έχουν διάμετρο μεγαλύτερη των 350 km, ενώ ο μεγαλύτερος έχει διάμετρο που αγγίζει τα 580 km.

Τέταρτος σε μέγεθος δορυφόρος του Κρόνου είναι η Διώνη.

Έχοντας παραπλήσια επιφανειακά χαρακτηριστικά με τη Ρέα, η Διώνη αποτελείται από έναν βραχώδη πυρήνα που καταλαμβάνει το 1/3 της μάζας της, ενώ το υπόλοιπο είναι καθαρός πάγος. Οι ρωγμές και τα φαράγγια, που εντοπίστηκαν στην επιφάνειά της από το Voyager 1 και επιβεβαιώθηκαν από το Cassini, έχουν μήκος αρκετών δεκάδων έως και εκατοντάδων χιλιομέτρων, ενώ η ύπαρξή τους υποδηλώνει ότι η Διώνη κατά το παρελθόν της διέθετε τεκτονική δραστηριότητα, η οποία όμως έχει σταματήσει προ πολλού.

Η Διώνη βρίσκεται σε τροχιακό συντονισμό με τον Εγκέλαδο, συμπληρώνοντας μία τροχιά γύρω από τον Κρόνο στον ίδιο χρόνο που ο Εγκέλαδος συμπληρώνει δύο.

Το ηγούμενο ημισφαίριο του δορυφόρου, το ημισφαίριο δηλαδή που βλέπει προς την κατεύθυνση της τροχιακής του κίνησης έχει λίγους σχετικά κρατήρες, σε αντίθεση με αυτό που βλέπει προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Λογικά, όμως, θα περίμενε κάποιος ότι θα συνέβαινε το αντίθετο, γι’ αυτό και πολλοί αστρονόμοι εικάζουν ότι η Διώνη ήταν αρχικά «βαρυτικά κλειδωμένη» με τον ακριβώς αντίθετο προσανατολισμό και «αναποδογύρισε» ως αποτέλεσμα της σύγκρουσής της με κάποιον αστεροειδή.

Η Τηθύς, από την άλλη, αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από καθαρό πάγο, στον οποίο οφείλεται και η μεγάλη της ανακλαστικότητα. Με μέση θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους –185οC, η επιφάνειά της είναι καλυμμένη από κρατήρες, λιγότερους όμως απ’ όσους διαθέτει η Διώνη και η Ρέα.

Αυτό ενδεχομένως να οφείλεται στο γεγονός ότι η Τηθύς βρίσκεται πλησιέστερα στον Κρόνο και ως εκ τούτου η παλιρροϊκή θέρμανση που υφίσταται από τον γιγάντιο πλανήτη είναι μεγαλύτερη. Ως αποτέλεσμα, τμήματα της επιφάνειάς της διατηρήθηκαν ρευστά για περισσότερο χρόνο, εξαφανίζοντας έτσι ορισμένα από τα προγενέστερα χαρακτηριστικά της.

Εκτός, όμως, από τους κρατήρες, πολλοί απ’ τους οποίους έχουν διάμετρο που υπερβαίνει τα 40 km, στην επιφάνειά της διακρίνονται και χαρακτηριστικά τεκτονικής προέλευσης, όπως ρωγμές και χάσματα.

Τα μεγαλύτερα επιφανειακά χαρακτηριστικά της Τηθύος είναι ο γιγάντιος κρατήρας Οδυσσέας με διάμετρο 400 km, καθώς και η χαράδρα με την επωνυμία Χάσμα της Ιθάκης, με πλάτος 100 km, βάθος 3–5 km και μήκος 2.000 km.

Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το χάσμα αυτό έχει σχηματιστεί στην αντιδιαμετρική ως προς τον κρατήρα πλευρά του δορυφόρου, οι επιστήμονες αρχικά θεωρούσαν ότι οι δυνάμεις που διάνοιξαν το Χάσμα της Ιθάκης οφείλονται στα κρουστικά κύματα, που δημιουργήθηκαν κατά την πρόσκρουση που σχημάτισε τον κρατήρα Οδυσσέα.

Ο υπολογισμός, όμως, της ηλικίας των δύο αυτών περιοχών, που επιτεύχθηκε με την καταμέτρηση του αριθμού των κρατήρων που περιέχουν, δείχνει ότι το Χάσμα της Ιθάκης είναι μεγαλύτερης ηλικίας από τον κρατήρα Οδυσσέα. Σύμφωνα με μια εναλλακτική θεωρία, το χάσμα αυτό σχηματίστηκε αφότου στερεοποιήθηκε ο πάγος στην επιφάνεια της Τηθύος, ο οποίος όμως στην συνέχεια ράγισε, όταν το υποκείμενο νερό πάγωσε κι αυτό και κατά συνέπεια διεστάλη.

Ο Εγκέλαδος ανακαλύφθηκε το 1789 από τον Γερμανό αστρονόμο William Herschel (1738-1822) και η επιφάνειά του αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από καθαρό πάγο, ο οποίος ανακλά σχεδόν το σύνολο της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω του. Γι’ αυτό εξάλλου και ο Εγκέλαδος συγκαταλέγεται ανάμεσα στους πιο παγωμένους δορυφόρους, με επιφανειακή θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους -201 °C.

Παρά την μικρή του διάμετρο που δεν υπερβαίνει τα 500 km, ο Εγκέλαδος είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ουράνια σώματα του Ηλιακού μας Συστήματος.

Χάρη στην ανάλυση των δεδομένων του Cassini, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι ο Εγκέλαδος περιβάλλεται από μια πολύ αραιή ατμόσφαιρα, αποτελούμενη κυρίως από παγωμένους υδρατμούς.

Επειδή, όμως, ο Εγκέλαδος έχει μικρή μάζα, η βαρυτική έλξη που ασκεί δεν είναι αρκετή για να συγκρατήσει την ατμόσφαιρά του, η οποία θα πρέπει με κάποιον τρόπο να ανανεώνεται.

Την απάντηση σε αυτό το παράδοξο, αν και την υποπτεύονταν οι αστρονόμοι εδώ και καιρό, την έδωσαν οριστικά τα δεδομένα που συνέλεξε το Cassini, το οποίο ανακάλυψε ότι αυτός ο παγωμένος κόσμος διαθέτει τουλάχιστον 100 πίδακες γκέιζερ.

Οι πίδακες αυτοί είναι συγκεντρωμένοι στον νότιο πόλο του δορυφόρου και εκτινάσσουν παγωμένους υδρατμούς και άλλες πτητικές ενώσεις με ταχύτητα 400 m/s.

Αυτά τα «κρυο-ηφαίστεια» ανανεώνουν διαρκώς την επιφάνεια του Εγκέλαδου, δημιουργώντας γύρω του μια άλω παγωμένης πάχνης, μέρος της οποίας εναποτίθεται στην επιφάνεια του Εγκέλαδου, ενώ τα μικρότερα παγωμένα σωματίδια διαφεύγουν από τη βαρυτική του έλξη, τροφοδοτώντας με υλικά έναν από τους δακτύλιους του Κρόνου.

Παρόλο που εξαιτίας του μικρού του μεγέθους ο Εγκέλαδος θα έπρεπε να έχει ήδη παγώσει προ πολλού, οι πίδακες γκέιζερ καταδεικνύουν ότι μέρος τουλάχιστον από το εσωτερικό του πρέπει να βρίσκεται ακόμη σε ρευστή κατάσταση.

Η θερμότητα που διατηρεί το εσωτερικό του σε ρευστή κατάσταση οφείλεται εν μέρει στον μηχανισμό της παλιρροϊκής θέρμανσης, ο οποίος όμως δεν μπορεί από μόνος του να ερμηνεύσει κάποια τελευταία δεδομένα σύμφωνα με τα οποία στον νότιο πόλο του δορυφόρου υπάρχει ένας υπόγειος ωκεανός υγρού νερού, βάθους 10 km.

Ούτε, όμως, ο τρόπος με τον οποίο ενεργοποιούνται οι παγωμένοι πίδακες του Εγκέλαδου είναι απολύτως κατανοητός. Σύμφωνα, πάντως, με τα τελευταία δεδομένα του Cassinι, οι πίδακες αυτοί τροφοδοτούνται από νερό, το οποίο μεταφέρεται από τον υπόγειο ωκεανό στην επιφάνειά του μέσα από ρωγμές και στη συνέχεια, εξαιτίας των ιδιαίτερα χαμηλών θερμοκρασιών και πιέσεων που επικρατούν στην επιφάνεια του Εγκέλαδου μετατρέπεται απευθείας σε πάγο.

Ο Μίμας, τέλος, ανακαλύφθηκε κι αυτός το 1789 από τον Herschel και, όπως οι περισσότεροι δορυφόροι στους οποίους αναφερθήκαμε, αποτελείται κι αυτός από πάγο με ένα μικρό ποσοστό πετρωμάτων.

Το εντυπωσιακότερο επιφανειακό του χαρακτηριστικό είναι ο τεράστιος κρατήρας πρόσκρουσης Herschel, με διάμετρο 130 km.

Η σύγκρουση, μάλιστα, που τον δημιούργησε ήταν τόσο σφοδρή, ώστε τα κρουστικά κύματα της πρόσκρουσης διέσχισαν τον δορυφόρο, προκαλώντας ρωγμές στην αντιδιαμετρική του πλευρά.

Παρόλο που υπάρχουν αρκετές ιδέες για τον σχεδιασμό διαστημικών αποστολών προς τους μεγαλύτερους δορυφόρους του Κρόνου, οι μεγάλες τεχνικές δυσκολίες και το υψηλό κόστος καθιστούν αβέβαιη την υλοποίησή τους, προς το παρόν τουλάχιστον.

π