尽管没有确切的界定标准，土星的卫星还是可以根据轨道特征分为十个卫星群。包括土卫十八和土卫三十五在内的不少卫星在土星环以内公转，其公转周期比土星的自转周期稍长。[43]最内圈卫星以及大部分规则卫星的轨道倾角都在1.5°以下（土卫八除外：土卫八的轨道倾角为7.57°），轨道离心率也较低。[44]最外圈不规则卫星（特别是诺尔斯卫星群）的轨道半径为数百万公里，公转周期可长达几年。诺尔斯卫星群的轨道方向甚至与土星的自转方向相反。[39]
环超小卫星
编辑
主条目：土星环 § 超小卫星
基勒环缝内的土卫三十五
2009年7月，天文学家在从土星B环上的阴影，在环外沿480公里以外的地方发现了直径约为300米的超小卫星S/2009 S 1。[27]和A环超小卫星（见下文）不同的是，S/2009 S 1并没有在环上产生螺旋桨结构，这可能和B环的密度有关。[45]
2014年4月15日，天文学家发现一颗新卫星形成的迹象
土星F环、土卫二和土卫五
2006年，天文学家在卡西尼号所拍摄的A环照片中发现了四颗超小卫星[46]。在此之前，在A环缝内公转的已知卫星只有体积更大的土卫十八和土卫三十五。这两颗卫星的质量足以在环上扫出一条缝[46]。相比之下，小卫星只能够在其附近区域清除出两条约10公里宽的缝，形似飞机螺旋桨[47]。小卫星的直径在40至500米之间，无法直接观测[3]。2007年，天文学家又发现了150颗小卫星。除了两颗位于恩克环缝内的小卫星以外，这些小卫星都集中在A环内的三条窄带以内，轨道半径在126,750至132,000公里之间。每条缝宽约一千公里，不足土星环总宽度的1%[3]。该区域不受更大卫星的轨道共振效应所影响[3]，然而A环内其他同样不受轨道共振效应影响的区域却不含任何超小卫星。这些超小卫星可能是某颗大卫星解体后的碎片[47]。天文学家估算，A环中有七千至八千个大于800米的螺旋桨缝，大于250米的则数以百万计[3]。
F环内也有可能存在类似的超小卫星[3]。F环附近的土卫十六可扰动环内的超小卫星，使它们互相碰撞，形成天文学家在F环内所观测到的喷射物质。最大的F环超小卫星可能是有待确认的S/2004 S6。F环内还有短暂出现的扇状结构，这可能是由直径约1公里的小卫星所致[48]。
土卫五十三位于G环的环弧内，与土卫一处于7:6平均运动轨道共振状态[26]，也就是说，当土卫五十三公转七周时，土卫一正好公转六周。土卫五十三是G环中产生尘埃的最大天体[49]。
2014年4月，科学家宣布在A环内有新卫星形成的迹象[28]。
牧羊卫星
编辑
主条目：土星环
牧羊卫星，从上至下分别为：土卫十五、土卫三十五和土卫十八
牧羊卫星是在环系统内或附近公转的卫星。这类卫星有塑造环的形状的作用：它们会使环的边缘更为鲜明，或产生环缝。土星的牧羊卫星有：恩克环缝内的土卫十八、基勒环缝内的土卫三十五、A环内的土卫十五以及F环内的土卫十六和土卫十七。[22][26]这些卫星和共轨卫星（见下文）都很可能是松碎物质积累在密度更高的核心而成。核心的大小约为卫星目前大小的三分之一至二分之一，本身可能是更大的卫星解体后的碰撞碎片。[43]
共轨卫星
编辑
主条目：共轨配置
土卫十和土卫十一是太阳系中唯一一对共轨卫星。[20]它们体积相近，土卫十比土卫十一稍大。[43]两者轨道半长轴只有几公里之差，如果相互掠过的话，就会相撞。不过事实上，引力作用使得两者的轨道每四年交换一次。[50]
内圈大卫星
编辑
土卫二上的虎斑纹路
土星环与卫星 土卫三、土卫七及土卫十六 土卫三及土卫十 土卫三，土星环为背景
在松散的E环以内，有内圈大卫星和阿尔库俄尼得斯卫星群的三颗较小的卫星。
土卫一是内圈近球体卫星之中体积最小、质量最低的一颗，[41]但其质量还是足以扰动土卫三十二的轨道。[50]土卫一明显呈卵形，其两极直径比赤道直径短约20公里，这是因土星的强大引力所致。[51]在土卫一面向公转方向的半球上，有一个占其直径三分之一的撞击坑，名为赫歇尔陨石坑。土卫一并没有过任何已知的地质活动，其表面满布撞击坑。除了一些弓形和直线形的槽以外，土卫一没有别的板块结构。猛烈撞击形成赫歇尔陨石坑时，也很可能同时形成了这些槽结构。[52]
土卫二在内圈近球体卫星之中体积第二小，仅次于土卫一，[51]但它却是土星卫星系统乃至整个太阳系中体积最小的地质活跃天体。土卫二的表面形态多样，既有满布古老撞击坑的地区，又有较近期形成的光滑地区，还有纵横交错的裂痕。卡西尼号太空船发现，其南极地区的温度异常高，有一系列约130公里长的虎斑裂痕，其中有的会喷射出水蒸气和尘埃。这些物质从南极喷出，进入太空，形成巨大的羽状结构，不断为E环的物质进行补充，[7]也是土星磁层中离子的主要来源。[53]水蒸气和尘埃的喷出速率超过每秒100公斤。科学家推测，土卫二南极地表底下可能存在液态水。推动冰火山喷射所需的能量相信来自于土卫二和土卫四之间的2:1平均运动轨道共振。由于表面是由水冰所组成，所以土卫二是太阳系中最“亮”的天体之一：其几何反照率超过140%。[7]
土卫三在土星内圈卫星之中体积第三大。[41]其面向公转方向的半球有一个400公里宽的巨大撞击坑，名为奥德修斯撞击坑。另外还有一个环绕土卫三至少270°的巨大峡谷，名为伊萨卡峡谷。伊萨卡峡谷与奥德修斯撞击坑有相同的圆心，两者很可能有密切的关系。土卫三没有任何已知的地质活动。土卫三大部分地表都布满了山丘和撞击坑，但在奥德修斯撞击坑的反面却是一小片较平滑、年轻的地区。在平滑地区和粗糙地区之间，有一条明确的界线。奥德修斯撞击坑周围还有一条条从撞击坑辐射开来的槽。[52]土卫三的密度为0.985 g/cm3，比水稍低，意味著它主要由水冰组成，只含少量的岩石。[40]
土卫四在土星内圈卫星之中体积第二大。其密度比土卫五高，但比土卫二低。[51]土卫四绝大部分地表都布满了古老的撞击坑，但它也有错综复杂的裂痕，意味著它曾经有过地质活动。[54]这些裂痕在背向公转方向的半球上最为显著，几条相互交错的裂痕形成所谓的“缕状地形”。[54]土卫四上最大的撞击坑直径可达250公里。[52]某些地区较为平滑，撞击坑数较低，很可能是在土卫四地质历史后期才形成的。两个平滑地区之中各有一个椭圆盆地，盆地都位于一系列辐射状裂痕的中心，这都可能是由冰火山爆发所形成的。土卫四至今可能还有地质活动，但规模比土卫二小得多。卡西尼号的测量显示，土卫四和土卫二一样不断为土星磁层提供离子，佐证了这一观点。[55]
阿尔库俄尼得斯卫星群
编辑
土卫三十二面向公转方向的半球，卡西尼号摄于2012年5月20日
在土卫一和土卫二轨道之间，有三颗小卫星：土卫三十二、土卫四十九及土卫三十三。它们以希腊神话中的阿尔库俄尼得斯仙女命名。土卫三十二和土卫四十九的轨道上都有不完整的暗环，土卫三十三轨道上则有完整的环。[56]这三颗卫星中，只有土卫三十二有近距离照片，可见它呈卵形，几乎没有任何撞击坑。[57]
特洛伊卫星
编辑
主条目：特洛伊卫星
特洛伊卫星为土星卫星系统所特有，这些卫星位于一颗比它们大得多的卫星的L4或L5拉格朗日点。L4位于大卫星轨道的前方，L5则位于其后方。土卫三共有两颗特洛伊卫星：土卫十三（前方）和土卫十四（后方）；土卫四也有两颗：土卫十二（前方）和土卫三十四（后方）。[22]土卫十二是特洛伊卫星之中最大的一颗，[51]土卫三十四则是最小的，轨道也最为混沌。[50]这几颗卫星都被铺上了一层尘埃物质，其表面因而非常光滑。[58]
外圈大卫星
编辑
土卫五面向公转方向半球上的因克托米撞击坑（英语：Inktomi (crater)）及其周围的蝴蝶状喷射物
以下卫星的轨道均位于E环以外：
土卫五是土星第二大卫星。[51]2005年，卡西尼号在土卫五的尾随等离子体中探测到电子数削弱的现象。这些电子是在土星磁层（英语：Magnetosphere of Saturn）中的等离子体被土卫五吸收后所产生的。科学家因此推断，电子数的削弱是由土卫五的若干个尘埃环所致。如果属实，土卫五就会是太阳系中唯一一颗拥有环系统的卫星。[25]然而，科学家之后用卡西尼号所携带的窄角相机从多个角度对环平面进行直接观测，都没有发现任何环存在的证据。先前的等离子体观测结果是因何而来，仍然是一个谜。[59]在地质结构上，土卫五和不少卫星一样满布撞击坑，[52]在背向公转方向的半球有和土卫四相似的缕状裂痕，[60]在赤道上有一条可能由落到表面的环物质所形成的暗痕，[61]在背向土星的一面还有两个约400至500公里宽的撞击盆地，[60]其中的蒂拉瓦撞击坑和土卫三上的奥德修斯撞击坑相当。[52]另外，土卫五还有一个48公里宽、名为因克托米（英语：Inktomi (crater)）的撞击坑，[62]以坑为中心有一组覆盖面积广的射纹系统。[63]因克托米撞击坑可能是土星内卫星之中最年轻的撞击坑。土卫五表面没有任何地质活动的痕迹。[60]
土卫六、土卫一和土卫五
土卫六直径为5,149公里，是土星的第一大卫星，太阳系的第二大卫星。[64][41]在太阳系各大卫星中，土卫六是唯一一个拥有稠密大气层（表面压力为1.5个大气压力）的。土卫六的大气层温度极低，主要由氮气组成，另含少量甲烷。[65]大气层中时常出现白色对流云，特别是在南极地区上空。[65]2013年，安达卢西亚天体物理研究所（英语：Instituto de Astrofísica de Andalucía）的科学家宣布在土卫六的大气上层探测到多环芳香烃。[66]2014年，美国太空总署的科学家宣称，有强烈证据证明土卫六大气层中的氮气并非最初形成土星的物质，而是源自欧特云中的彗星。[67]由于被浓厚的大气所遮蔽，天文学家很难对土卫六的表面进行直接观测。尽管如此，科学家知道，土卫六表面上的撞击坑不多，地表物质应该是十分年轻的。[65]其地面由一块块深色和浅色的区域所组成，还有流道，甚至可能有冰火山。[65][68]一部分深色区域被纵向沙丘所覆盖，塑造沙丘形状的风是由土星的潮汐力所推动的，沙丘中的沙则是由水冰或碳氢化合物组成。[69]土卫六的两极地区有多个甲烷乙烷湖，使土卫六成为太阳系中除地球以外唯一一个表面存在液体的天体。[70]克拉肯海是土卫六上最大的湖泊，面积比地球上的里海还要大。[71]与木卫二和木卫三一样，科学家相信土卫六的地表之下有一片由水和氨组成的海洋，里面的物质会经冰火山喷射到地面。[68]2014年，美国太空总署的科学家宣布，土卫六的地底海洋可能和地球上的死海一样富含盐。[72][73]
土卫七是距离土卫六最近的卫星。两者处于3:4平均运动轨道共振，也就是说，当土卫七公转三周时，土卫六正好公转四周。[41]土卫七的平均直径为270公里，体积比土卫一小，密度也更低。[74]土卫七形状奇异，表面呈褐色，满布孔洞，如海绵一般。[74]土卫七的平均密度为0.55 g/cm3，[74]就算假设它完全由水冰组成，孔洞所占的体积比例也一定超过40%。土卫七的表面不乏撞击坑，其中2至10公里宽的撞击坑为数最多。[74]土卫七是除冥王星小卫星以外唯一一颗以混沌形式自转的卫星，因此它没有没有确切的两极或赤道。在短时间内，土卫七绕著长轴自转，速率约为每天72至75°；然而在长时间范围内，它的旋转轴（自旋矢量）会不可预测地变动，指向各个方向。[74][75]
土卫八赤道上的山脊
土卫八是土星的第三大卫星。[51]它是土星大卫星之中距离土星最远的，其轨道半径约为350万公里，其轨道倾角（15.47°）也是土星大卫星之中最高的。[42]天文学家很早就发现土卫八有著“黑白分明”的奇怪地表：其面向公转方向的一面黑如墨汁，背向公转方向的一面却白如新雪。卡西尼号所拍摄到的照片显示，黑色物质集中在接近赤道、位于北纬40°和南纬40°之间的一大片区域，科学家称之为卡西尼区。土卫八的两极地区也是雪白的。卡西尼号还发现了一条高达20公里的山脊，沿著赤道几乎环绕整个土卫八。无论是黑色还是白色区域，土卫八的表面都布满了古老的撞击坑。土卫八上至少有四个大型撞击盆地，直径介乎380至550公里。没有任何证据显示土卫八有地质活动。[76]科学家在2009年找到了土卫八黑色物质的可能来源：史匹哲太空望远镜在土卫九的轨道内侧不远处发现了一大片几乎不可见物质，这片物质和土卫九一样绕土星逆行公转，是为土卫九环。科学家相信，这片物质是陨石撞击土卫九所产生的，随著物质慢慢靠近土星，顺行公转的土卫八与其迎头相撞，把土卫八面向公转方向的一面稍微染黑。[77]被染黑区域的反照率降低，温度随之升高，此处的水冰升华为水蒸气，再在雪白的较冷区域凝华，形成热失控循环。时至今日，被冰覆盖的区域显得雪白，表面冰层升华殆尽的区域则显得漆黑。[78][79]
不规则卫星
编辑
土星不规则卫星的轨道示意图。纵轴和横轴分别为轨道倾角和半长轴。横线的两端分别为轨道的远近拱点，以此表示轨道离心率。倾角为正数的是顺行轨道，负数的是逆行轨道。从轨道特征可清晰区分因纽特卫星群、诺尔斯卫星群及高卢卫星群。
不规则卫星指的是轨道半径长、倾角高的小卫星，其中有不少绕土星逆行公转。科学家相信，不规则卫星是土星引力捕获而来的太阳系小天体，往往可归为不同的碰撞家族。[29]这些卫星都非常细小，无法直接利用望远镜观测，也无法量度准确的尺寸和反照率，但反照率一般估计和土卫九相近，约为6%。[30]不规则卫星的可见光及近红外线光谱的主要特征为水的吸收谱带。[29]它们没有特别的颜色，或偏红色，与C型、P型和D型小行星相似，[39]但比红色凯伯带天体更淡。[29][c]
因纽特卫星群
编辑
主条目：因纽特卫星群
因纽特卫星群由八颗位于外圈的顺行卫星所组成：土卫二十、土卫二十二、土卫二十四、土卫二十九、土卫五十二、S/2004 S 29、S/2004 S 31及S/2019 S 1(2021年发现)，其中土卫二十九最大，直径约为40公里。它们离土星的距离（192至307个土星半径）、轨道倾角（44°至50°）、颜色都十分相近，故归为一群。[30][39]
高卢卫星群
编辑
主条目：高卢卫星群
高卢卫星群由四颗位于外圈的顺行卫星所组成：土卫二十一、土卫二十六、土卫二十八及土卫三十七，其中土卫二十六最大，直径约为32公里。它们离土星的距离（207至302个土星半径）、轨道倾角（35°至40°）、颜色都十分相近，故归为一群。[30][39]另外，S/2004 S 24也有可能属于高卢卫星群，但要确切归类，仍有待更进一步观测。在土星顺行卫星之中，S/2004 S 24是最遥远的。
诺尔斯卫星群
编辑
土星环及三颗卫星：土卫一、土卫二及土卫三
主条目：诺尔斯卫星群
诺尔斯卫星群（又称土卫九卫星群）由46颗位于外圈的逆行卫星所组成：土卫九、土卫十九、土卫二十三、土卫二十五、土卫二十七、土卫三十、土卫三十一、土卫三十六、土卫三十八、土卫三十九、土卫四十、土卫四十一、土卫四十二、土卫四十三、土卫四十四、土卫四十五、土卫四十六、土卫四十七、土卫四十八、土卫五十、土卫五十一、土卫五十四、土卫五十五、土卫五十六、土卫五十七、土卫五十九、土卫六十一、土卫六十二、土卫六十三、土卫六十五、土卫六十六[30][39]以及15颗未命名卫星。土卫九的体积最大，第二大的土卫十九直径只有19公里。诺尔斯卫星群可能还能细分为若干个卫星群。[39]
土卫九直径为7005213000000000000♠213±1.4 km，在土星不规则卫星之中体积最大。[29]它绕土星逆行公转，也是距离土星最近的逆行卫星，其自转周期为9.2735小时。[80]2004年6月，土卫九成为卡西尼号太空船最先观测的卫星，卡西尼号测绘了土卫九几乎90%的地表。土卫九呈近球体，密度较高，约为1.6 g/cm3。卡西尼号所拍摄的照片显示，土卫九表面呈深色，满布撞击坑，其中有大约130个直径超过10公里的撞击坑。光谱测量显示，其表面主要由水冰、二氧化碳、层状矽酸盐和有机物组成，也有可能存在含铁矿物。科学家相信，土卫九原是凯伯带的一颗半人马小行星，后被土星的引力捕获。[29]土卫九还是土星最大环物质的来源，也是土卫八有漆黑一面的原因。[77]