토성의 고리는 1609년에 갈릴레오에 의해 처음 발견되었습니다. 갈릴레오는 망원경의 성능이 그 당시 좋지 못했기 대문에 본인이 토성의 고리를 발견한 것임을 확실히 알지 못했습니다. 그래서 갈릴레이는 "토성의 양쪽에 귀모양의 물체가 붙어있다." 고 표현했습니다. 이로부터 약 50 년 후, 네덜란드 천문학자 호이겐스는 갈릴레이가 말한 토성의 "귀"가 고리라는 것을 발견했습니다. 그리고 1675년 이탈리아 천문학자 장 도미니크 카시니 (Jean Dominique Cassini)는 성능이 향상된 망원경으로 토성의 고리를 더 자세히 조사하여 토성의 고리가 하나가 아니라 여러 고리로 구성되어 있음을 발견했습니다. 그는 또한 고리들 사이에 커다란 간격을 발견했고, 이를 카시니간극이라고 명명했습니다..
우주선의 관측 결과 토성의 고리는 많은 얇은 고리로 구성되어 있으며 레코드 보드와 촘촘하게 나열되어 있습니다. 토성의 고리는 적도면에 위치하고 있으며 토성의 표면에서 약 70,000에서 140,000km에 분포되어 있습니다. 토성의 고리는 기차 크기의 얼음부터 매우 작은 입자 크기로 구성됩니다.
많은 천문학자들은 토성이 형성된 후에 잔여물질이 고리로 만들어졌다고 추측합니다. 다시 말해, 토성은 성운에 의해 생성되었으며, 그 때 고리도 생성되었다는 이론입니다. 이것은 토성의 거대한 고리 시스템과 고리의 희박한 밀도와 같은 여러가지를 설명 할 수 있지만, 고리 시스템이 45억 년 이상 유지 될 수 있었는지에 대한 부분을 설명할 수는 없습니다. 일부 천문학자들은 토성의 고리에 대해 토성의 강한 중력에 의해 산산조각난 잔해라고 주장합니다. 다시 말해, 위성, 유성체, 혜성과 같은 혜성이 토성에 접근 할 때 조석력에 의해 파괴되고 파편이 남게되고 상호 마찰로 인해 더욱 작게 부서져 고리를 형성하게 된다는 이론입니다.
토성은 수십 개의 위성을 가지고 있습니다. 위성은 대부분의 얼음 덩어리로 구성되어 있으며 일부는 바위와 혼합되어 있습니다. 토성의 위성을 보면 상대적으로 큰 위성은 본래의 크레이터 모습이 보존되어있지 않습니다. 따라서 내부 열원이 표면을 변경했다고 가정 할 수 있습니다. 그러나 상대적으로 작은 위성의 충돌 구덩이는 보존되었습니다. 따라서 천문학자들은 토성의 위성이 더 큰 천체를 파괴하여 만들어 졌다고 추측합니다.
토성에는 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄이 있습니다. 타이탄은 태양계에서 목성 가니메데의 다음으로 큰 위성으로 지름 5,150km, 질량 1.37x1023입니다. 낮은 표면 중력에도 불구하고 타이탄은 저온 (약 -180 ° C)과 짙은 대기를 가지고 있었지만 1944 년의 천문학자 카이퍼는 타이탄의 대기에 메탄이 포함되어 있음을 발견했습니다. 타이탄의 대기는 대부분 질소, 메탄, 아르곤 및 미량의 수소 분자와 일산화탄소로 구성됩니다.
타이탄이 발견 된 후 카시니는 이아페투스, 테티스, 디오네와 같은 여러 토성의 위성을 발견함으로써 1671년에서 1684년 사이 토성 연구에 크게 기여했습니다. 카시니가 발견한 위성은 유로파보다 훨씬 작으며 목성에서 발견 된 4 개의 위성 중 가장 작았습니다. 이아페투스의 지름은 약 1,440km이며 가장 작은 테티스는 약 1,060km입니다. 이아페투스는 독특한 표면을 가지고 있습니다. 토성의 다른 위성보다 약 10 ~ 15 배 더 밝은 이아페튜스의 땅은 밝은 색이 아니며, 밝은 지역에서는 백설이며 어두운 곳에서 숯을 연상시킬 정도로 어둡습니다. 보이저 1호는 이아페투스의 양면이 밝은면에서는 얼음으로 덮여 있고 어두운면에서는 먼지로 덮여 있음을 밝혀 냈습니다. 디오네의 지름은 약 1,120km이며 토성에서 약 377,000km 떨어져 있는데, 약 2.7일을 주기로 토성을 한바퀴 돌게 됩니다.
19 세기 말, 약 9 개의 토성 위성이 발표되었습니다. 아홉 번째 위성 포에베는 1898 년 미국 천문학자 피커링(Edward Charles Pickering)에 의해 발견되었습니다. 이 피비는 토성의 다른 위성의 반대 방향으로 회전하고 천문학자들에 의해주의 깊게 관찰되었습니다. 피비는 토성의 위성 중 가장 멀리 떨어진 위성으로, 토성에서 평균 거리는 약 1,300 만 km이며, 토성을 공전하는데 약 550일이 걸립니다. 토성의 위성은 많은 분화구가 특징이며 이중 미마스는 자체 크기에 비해 큰 분화구가 있어 관심이 주목되고 있는데, 이 분화구는 미마스 면적의 약 1/4을 차지합니다.
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