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Articulo de referencia

Saturno

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Saturno es el sexto planeta desde el Sol y el segundo más grande del Sistema Solar , después de Júpiter . Es un gigante gaseoso , con un radio promedio de aproximadamente 9 veces el de la Tierra . Tiene una octava parte de la densidad promedio de la Tierra, pero es más de 95 veces más masivo. Aunque Saturno es casi tan grande como Júpiter, tiene menos de un tercio de su masa. Saturno orbita alrededor del Sol a una distancia de 9,59 UA (1434 millones de km ) , con un período orbital de 29,45 años.    

Se cree que el interior de Saturno está compuesto por un núcleo rocoso, rodeado por una capa profunda de hidrógeno metálico , una capa intermedia de hidrógeno líquido y helio líquido , y una capa exterior de gas. Saturno tiene un tono amarillo pálido, debido a los cristales de amoníaco en su atmósfera superior. Se cree que una corriente eléctrica en la capa de hidrógeno metálico da origen al campo magnético planetario de Saturno , que es más débil que el de la Tierra, pero tiene un momento magnético 580 veces mayor que el de la Tierra debido al mayor tamaño de Saturno. La fuerza del campo magnético de Saturno es aproximadamente una vigésima parte de la de Júpiter. [ 27 ] La atmósfera exterior es generalmente uniforme y carece de contraste, aunque pueden aparecer características de larga duración. Las velocidades del viento en Saturno pueden alcanzar los 1800 kilómetros por hora (1100 millas por hora) .

El planeta posee un sistema de anillos brillante y extenso , compuesto principalmente de partículas de hielo, con una menor cantidad de escombros rocosos y polvo . Al menos 293 lunas orbitan el planeta, de las cuales 63 tienen nombre oficial; estas no incluyen los cientos de lunas pequeñas en los anillos. Titán , la luna más grande de Saturno y la segunda más grande del Sistema Solar, es más grande (pero menos masiva) que el planeta Mercurio y es la única luna del Sistema Solar que posee una atmósfera sustancial. [ 28 ]

Nombre y símbolo

Saturno recibe su nombre del dios romano de la riqueza y la agricultura , padre del dios Júpiter . Su símbolo astronómico ( ♄) se remonta a los papiros griegos de Oxirrinco , donde se observa como una ligadura griega kappa - rho con un trazo horizontal , abreviatura de Κρονος ( Cronus ), nombre griego del planeta ( ). [ 29 ] Posteriormente, adquirió la forma de una eta griega minúscula , añadiéndosele la cruz en la parte superior en el siglo XVI para cristianizar este símbolo pagano.

Los romanos llamaron al séptimo día de la semana sábado , Sāturni diēs , "Día de Saturno", por el planeta Saturno. [ 30 ]

Características físicas

Consulte el pie de foto.
El tamaño de Saturno, comparado con la Tierra y su luna.

Saturno es un gigante gaseoso , compuesto predominantemente de hidrógeno y helio , y carece de una superficie definida . [ 31 ] Saturno tiene un "núcleo difuso", que se extiende hasta el 60% de la superficie del planeta, compuesto por un gradiente indeterminado de roca y hielo hacia el centro. [ 32 ] Saturno es el único planeta del Sistema Solar que es menos denso que el agua, aproximadamente un 30% menos. [ 33 ] La densidad específica promedio del planeta es0,69  g/cm³ debido a su atmósfera. La masa de Júpiter es 318 veces la de la Tierra , [ 34 ] mientras que la de Saturno es solo 95 veces la de la Tierra. [ 6 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] Juntos, Júpiter y Saturno contienen el 92% de la masa planetaria total del Sistema Solar. [ 40 ]

Estructura interna

Diagrama de Saturno a escala

A pesar de estar compuesta principalmente de hidrógeno y helio, la mayor parte de la masa de Saturno no se encuentra en fase gaseosa , porque el hidrógeno se convierte en un líquido no ideal cuando la densidad es superior a0,01  g/cm³ , que se alcanza en un radio que contiene el 99,9% de la masa de Saturno. La temperatura, la presión y la densidad dentro de Saturno aumentan de forma constante hacia el núcleo, lo que provoca que el hidrógeno sea un metal en las capas más profundas. [ 40 ]

Los modelos planetarios estándar sugieren que el interior de Saturno es similar al de Júpiter, con un pequeño núcleo rocoso rodeado de hidrógeno y helio, y cantidades traza de diversos volátiles . [ 41 ] Si bien los modelos planetarios estándar asumen que la composición básica de Saturno es similar a la de Júpiter, sus armónicos gravitacionales y su achatamiento revelan que está significativamente más condensado centralmente, conteniendo una concentración mucho mayor de elementos pesados ​​en su interior profundo. Las regiones centrales de Saturno tienen aproximadamente un 50 % de hidrógeno en masa, y las de Júpiter, aproximadamente un 67 %. [ 42 ]

Este núcleo es similar en composición a la Tierra, pero es más denso. El examen del momento gravitacional de Saturno , en combinación con modelos físicos del interior, ha permitido establecer límites a la masa del núcleo de Saturno. En 2004, los científicos estimaron que el núcleo debe tener entre 9 y 22 veces la masa de la Tierra, [ 43 ] [ 44 ] lo que corresponde a un diámetro de aproximadamente 20 000 km (12 000 mi) . [ 45 ] Las mediciones de los anillos de Saturno sugieren un núcleo mucho más difuso, con una masa igual a aproximadamente 17 Tierras y un radio igual a aproximadamente el 60 % del radio total de Saturno. [ 46 ] Este está rodeado por una capa más gruesa de hidrógeno metálico líquido, seguida de una capa líquida de hidrógeno molecular saturado de helio , que gradualmente se transforma en gas a medida que aumenta la altitud. La capa más externa abarca aproximadamente 1000 km (620 mi) y consiste en gas. [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]    

Saturno tiene un interior caliente, que alcanza los 11 700 °C (21 100 °F) en su núcleo, y emite 2,5 veces más energía al espacio de la que recibe del Sol. La energía térmica de Júpiter se genera mediante el mecanismo de Kelvin-Helmholtz de compresión gravitacional lenta ; pero este proceso por sí solo podría no ser suficiente para explicar la producción de calor en Saturno, debido a su menor masa. Un mecanismo alternativo o adicional podría ser la generación de calor mediante la "lluvia" de gotas de helio en las profundidades del interior de Saturno. A medida que las gotas descienden a través del hidrógeno de menor densidad, el proceso libera calor por fricción y deja las capas exteriores de Saturno empobrecidas en helio. [ 50 ] [ 51 ] Estas gotas descendentes podrían haberse acumulado formando una capa de helio alrededor del núcleo. [ 41 ] Se ha sugerido que se producen lluvias de diamantes dentro de Saturno, así como en Júpiter [ 52 ] y en los gigantes de hielo Urano y Neptuno. [ 53 ]  

Rotación

Las características visibles en Saturno rotan a diferentes velocidades dependiendo de la latitud, y se han asignado múltiples períodos de rotación a varias regiones (como en el caso de Júpiter). Los astrónomos utilizan tres sistemas diferentes para especificar la velocidad de rotación de Saturno. El Sistema  I tiene un período de 10 h 14 m 00 s (844,3°/d) y abarca la Zona Ecuatorial, el Cinturón Ecuatorial Sur y el Cinturón Ecuatorial Norte. Se considera que las regiones polares tienen velocidades de rotación similares al Sistema  I. Todas las demás latitudes de Saturno, excluyendo las regiones polares norte y sur, se indican como Sistema  II y se les ha asignado un período de rotación de 10 h 38 m 25,4 s (810,76°/d). El Sistema  III se refiere a la velocidad de rotación interna de Saturno. Basado en las emisiones de radio del planeta detectadas por Voyager 1 y Voyager 2 , [ 54 ] el Sistema  III tiene un período de rotación de 10 h 39 m 22,4 s (810,8°/d). El Sistema  III ha reemplazado en gran medida al Sistema  II. [ 55 ]

Un valor preciso para el período de rotación del interior sigue siendo difícil de determinar. Al acercarse a Saturno en 2004, Cassini encontró que el período de rotación de radio de Saturno había aumentado apreciablemente, a aproximadamente 10 h 45 m 45 s ± 36 s . [ 56 ] [ 57 ] Una estimación de la rotación de Saturno (como una tasa de rotación indicada para Saturno en su conjunto) basada en una compilación de varias mediciones de las sondas Cassini , Voyager y Pioneer es 10 h 32 m 35 s . [ 58 ] Los estudios del Anillo C del planeta arrojan un período de rotación de 10 h 33 m 38 s + 1 m 52 s − 1 m 19 s . [ 17 ] [ 18 ]

En marzo de 2007, se descubrió que la variación en las emisiones de radio del planeta no coincidía con la velocidad de rotación de Saturno. Esta variación podría deberse a la actividad de los géiseres en Encélado , la luna de Saturno . El vapor de agua emitido a la órbita de Saturno por esta actividad se carga y crea una resistencia sobre el campo magnético de Saturno, ralentizando ligeramente su rotación en relación con la del planeta. [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

Oblatencia

La rotación del planeta lo convierte en un esferoide oblato , aplanado en los polos y abultado en el ecuador . Su radio ecuatorial es más de un 10 % mayor que el radio polar: 60 268 km (37 449 mi) frente a 54 364 km (33 780 mi) . [ 6 ] Júpiter , Urano y Neptuno , los otros planetas gigantes del Sistema Solar, son menos oblatos. La combinación del abultamiento y la velocidad de rotación significa que la gravedad superficial efectiva a lo largo del ecuador, 8,96 m/s² ( 29,4 ft/s² ) , es el 74 % de la que es en los polos y es menor que la gravedad superficial de la Tierra. Sin embargo, la velocidad de escape ecuatorial , de casi 36 km/s (22 mi/s; 130 000 km/h; 81 000 mph) , es mucho mayor que la de la Tierra. [ 62 ]          

Atmósfera

La atmósfera exterior de Saturno contiene un 96,3 % de hidrógeno molecular y un 3,25 % de helio en volumen. La proporción de helio es significativamente deficiente en comparación con la abundancia de este elemento en el Sol. [ 41 ] La cantidad de elementos más pesados ​​que el helio ( metalicidad ) no se conoce con precisión, pero se supone que las proporciones coinciden con las abundancias primordiales de la formación del Sistema Solar . Se estima que la masa total de estos elementos más pesados ​​es de 19 a 31 veces la masa de la Tierra, con una fracción significativa ubicada en la región del núcleo de Saturno. [ 63 ]

Se han detectado cantidades traza de amoníaco, acetileno , etano , propano , fosfina y metano en la atmósfera de Saturno. [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] Las nubes superiores están compuestas de cristales de amoníaco, mientras que las nubes de nivel inferior parecen consistir en hidrosulfuro de amonio ( NH 4 SH ) o agua. [ 67 ] La radiación ultravioleta del Sol causa la fotólisis del metano en la atmósfera superior, lo que conduce a una serie de reacciones químicas de hidrocarburos cuyos productos resultantes son transportados hacia abajo por remolinos y difusión . Este ciclo fotoquímico está modulado por el ciclo estacional anual de Saturno. [ 66 ] Cassini observó una serie de características de nubes encontradas en latitudes septentrionales, apodadas la "Cadena de Perlas". Estas características son claros de nubes que residen en capas de nubes más profundas. [ 68 ]

capas de nubes

En 2011, una tormenta global rodeó el planeta. La tormenta pasó alrededor del planeta, de tal manera que su cabeza (zona brillante) pasó por delante de su cola.

La atmósfera de Saturno presenta un patrón de bandas similar al de Júpiter, pero las bandas de Saturno son mucho más tenues y mucho más anchas cerca del ecuador. La nomenclatura utilizada para describir estas bandas es la misma que en Júpiter. Los patrones de nubes más finos de Saturno no se observaron hasta los sobrevuelos de las sondas Voyager durante la década de 1980. Desde entonces, la telescopía terrestre ha mejorado hasta el punto de que se pueden realizar observaciones regulares. [ 69 ]

La composición de las nubes varía con la profundidad y el aumento de la presión. En las capas superiores de nubes, con temperaturas entre 100 y 160  K y presiones entre 0,5 y 2 bar , las nubes están formadas por hielo de amoníaco. Las nubes de hielo de agua comienzan a un nivel donde la presión es de aproximadamente 2,5 bar y se extienden hasta 9,5 bar, donde las temperaturas oscilan entre 185 y 270  K. Entremezclada en esta capa hay una banda de hielo de hidrosulfuro de amonio, que se encuentra en el rango de presión de 3 a 6 bar con temperaturas de 190 a 235  K. Las capas inferiores, donde las presiones están entre 10 y 20 bar y las temperaturas son de 270 a 330  K, contienen una región de gotas de agua con amoníaco en solución acuosa. [ 70 ]

La atmósfera generalmente uniforme de Saturno presenta ocasionalmente óvalos de larga duración y otras características comunes en Júpiter. En 1990, el Telescopio Espacial Hubble fotografió una enorme nube blanca cerca del ecuador de Saturno que no estaba presente durante los encuentros de las Voyager , y en 1994 se observó otra tormenta más pequeña. La tormenta de 1990 fue un ejemplo de una Gran Mancha Blanca , un fenómeno efímero que ocurre una vez cada año saturniano, aproximadamente cada 30 años terrestres, alrededor del solsticio de verano del hemisferio norte . [ 71 ]

Se observaron grandes manchas blancas anteriores en 1876, 1903, 1933 y 1960, siendo la tormenta de 1933 la mejor observada. [ 72 ] La tormenta gigante más reciente se observó en 2010. En 2015, los investigadores utilizaron el telescopio Very Large Array para estudiar la atmósfera de Saturno e informaron que encontraron "firmas duraderas de todas las tormentas gigantes de latitudes medias, una mezcla de tormentas ecuatoriales de hasta cientos de años de antigüedad y, potencialmente, una tormenta más antigua no reportada a 70°N". [ 73 ]

Los vientos en Saturno son los segundos más rápidos entre los planetas del Sistema Solar, después de los de Neptuno. Los datos de Voyager indican vientos máximos del este de 500 m/s (1800 km/h) . [ 74 ] En imágenes de la nave espacial Cassini durante 2007, el hemisferio norte de Saturno mostró un tono azul brillante, similar al de Urano. El color probablemente fue causado por la dispersión de Rayleigh . [ 75 ] La termografía ha demostrado que el polo sur de Saturno tiene un vórtice polar cálido , el único ejemplo conocido de tal fenómeno en el Sistema Solar. [ 76 ] Mientras que las temperaturas en Saturno son normalmente de -185 °C, las temperaturas en el vórtice a menudo alcanzan hasta -122 °C, lo que se sospecha que es el punto más cálido de Saturno. [ 76 ]    

Patrones de nubes hexagonales

Una fotografía tomada desde arriba del polo norte de Saturno que muestra una gran formación hexagonal.
El hexágono del polo norte de Saturno, captado por la sonda espacial Cassini .
Polos norte y sur de Saturno en infrarrojo

Un patrón de onda hexagonal persistente alrededor del vórtice polar norte en la atmósfera, a unos 78°N, se observó por primera vez en las imágenes de Voyager . [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] Los lados del hexágono tienen cada uno unos 14.500 km (9.000 mi) de longitud, lo que es mayor que el diámetro de la Tierra. [ 80 ] Toda la estructura rota con un período de 10 h 39 m 24 s (el mismo período que el de las emisiones de radio del planeta), que se supone igual al período de rotación del interior de Saturno. [ 81 ] La característica hexagonal no se desplaza en longitud como las otras nubes en la atmósfera visible. [ 82 ] El origen del patrón es objeto de mucha especulación. La mayoría de los científicos piensan que es un patrón de onda estacionaria en la atmósfera. Se han replicado formas poligonales en el laboratorio mediante la rotación diferencial de fluidos. [ 83 ] [ 84 ]  

Las imágenes del HST de la región polar sur indican la presencia de una corriente en chorro , pero no un vórtice polar fuerte ni ninguna onda estacionaria hexagonal. [ 85 ] La NASA informó en noviembre de 2006 que Cassini había observado una tormenta " similar a un huracán " fijada al polo sur que tenía una pared del ojo claramente definida . [ 86 ] [ 87 ] Las nubes de la pared del ojo no se habían visto previamente en ningún planeta que no fuera la Tierra. Por ejemplo, las imágenes de la nave espacial Galileo no mostraron una pared del ojo en la Gran Mancha Roja de Júpiter. [ 88 ]

La tormenta del polo sur puede haber estado presente durante miles de millones de años. [ 89 ] Este vórtice es comparable al tamaño de la Tierra y tiene vientos de 550  km/h. [ 89 ]

Magnetosfera

Auroras boreales en el polo norte de Saturno.

Saturno posee un campo magnético intrínseco con una forma simple y simétrica: un dipolo magnético . Su intensidad en el ecuador —0,2 gauss (20 μT )— es aproximadamente una vigésima parte de la del campo alrededor de Júpiter y ligeramente menor que la del campo magnético terrestre. [ 27 ] Como resultado, la magnetosfera de Saturno es mucho menor que la de Júpiter. [ 90 ]  

Cuando la Voyager 2 entró en la magnetosfera, la presión del viento solar era alta y la magnetosfera se extendía solo 19 radios de Saturno, o 1,1  millones de km (684 000  mi), [ 91 ] aunque se expandió en pocas horas y permaneció así durante unos tres días. [ 92 ] Lo más probable es que el campo magnético se genere de forma similar al de Júpiter, mediante corrientes en la capa líquida de hidrógeno metálico llamada dinamo de hidrógeno metálico. [ 90 ] Esta magnetosfera es eficiente desviando las partículas del viento solar del Sol. La luna Titán orbita dentro de la parte exterior de la magnetosfera de Saturno y aporta plasma de las partículas ionizadas en la atmósfera exterior de Titán. [ 27 ] La ​​magnetosfera de Saturno, como la de la Tierra , produce auroras . [ 93 ]

Órbita y observación

Una animación de Saturno y los planetas exteriores del Sistema Solar orbitando alrededor del Sol.

La distancia promedio entre Saturno y el Sol es de más de 1.400  millones de kilómetros (9 UA ). Con una velocidad orbital promedio de 9,68 km/s, [ 6 ] Saturno tarda 10.759 días terrestres (o aproximadamente 29 + 1/2 años ) [ 94 ] en completar una revolución alrededor del Sol. [ 6 ] Como consecuencia, forma una resonancia de movimiento medio cercana a 5:2 con Júpiter. [ 95 ] La órbita elíptica de Saturno está inclinada 2,48° con respecto al plano orbital de la Tierra. [ 6 ] Las distancias del perihelio y el afelio son, respectivamente, 9,195 y 9,957 UA, en promedio. [ 6 ] [ 96 ]    

Saturno solo tiene un asteroide troyano conocido , denominado 2019 UO 14 , cuya configuración troyana se anunció en septiembre de 2024. Este asteroide orbita alrededor del Sol en el punto de Lagrange estable L 4, 60° por delante del planeta a lo largo de su órbita. [ 97 ] Este descubrimiento deja a Mercurio como el único planeta sin asteroides troyanos conocidos. Se cree que los mecanismos de resonancia orbital , incluida la resonancia secular , son la causa del bajo número de asteroides troyanos conocidos en Saturno. [ 98 ]

Observación

Una vista telescópica amateur de Saturno

Saturno es el más distante de los cinco planetas fácilmente visibles a simple vista desde la Tierra; los otros cuatro son Mercurio , Venus , Marte y Júpiter. (Urano, y ocasionalmente Vesta , son visibles a simple vista en cielos oscuros). Saturno aparece a simple vista en el cielo nocturno como un punto de luz brillante y amarillento. La magnitud aparente media de Saturno es de 0,46 con una desviación estándar de 0,34. [ 24 ] La mayor parte de la variación de magnitud se debe a la inclinación del sistema de anillos con respecto al Sol y la Tierra. La magnitud más brillante, -0,55, ocurre cerca del momento en que el plano de los anillos está más inclinado, y la magnitud más débil, 1,17, ocurre alrededor del momento en que están menos inclinados. [ 24 ]

El planeta tarda aproximadamente 29,4  años en completar una órbita completa de la eclíptica con las constelaciones del zodíaco de fondo . La mayoría de las personas necesitarán un instrumento óptico (unos binoculares muy grandes o un telescopio pequeño) con un aumento de al menos 30 veces para obtener una imagen nítida de los anillos de Saturno. [ 48 ] [ 99 ]

Cuando la Tierra atraviesa el plano de los anillos, lo que ocurre dos veces cada año saturniano (aproximadamente cada 15 años terrestres), los anillos desaparecen brevemente de la vista debido a su delgadez. Esta "desaparición" más reciente ocurrió en 2025, pero Saturno estaba demasiado cerca del Sol para poder observarlo. [ 100 ]

Simulación del aspecto de Saturno visto desde la Tierra (en oposición ) durante una órbita de Saturno, 2001–2029

Saturno y sus anillos se ven mejor cuando el planeta está en oposición o cerca de ella , la configuración de un planeta cuando tiene una elongación de 180°, y por lo tanto aparece opuesto al Sol en el cielo. Una oposición saturniana ocurre cada año, aproximadamente cada 378 días, y hace que el planeta parezca más brillante. Tanto la Tierra como Saturno orbitan alrededor del Sol en órbitas excéntricas, lo que significa que sus distancias al Sol varían con el tiempo, y por lo tanto también sus distancias entre sí, lo que hace que el brillo de Saturno varíe de una oposición a la siguiente. Saturno también parece más brillante cuando los anillos están inclinados de manera que son más visibles. Por ejemplo, durante la oposición del 17 de diciembre de 2002, Saturno apareció más brillante debido a la orientación favorable de sus anillos con respecto a la Tierra, [ 101 ] aunque Saturno estaba más cerca de la Tierra y del Sol a finales de 2003. [ 101 ]

De vez en cuando, Saturno es ocultado por la Luna (es decir, la Luna cubre a Saturno en el cielo). Al igual que con todos los planetas del Sistema Solar, las ocultaciones de Saturno ocurren en "estaciones". Las ocultaciones saturnianas tendrán lugar mensualmente durante un período de aproximadamente 12 meses, seguido de un período de aproximadamente cinco años en el que no se registra tal actividad. La órbita de la Luna está inclinada varios grados con respecto a la de Saturno, por lo que las ocultaciones solo ocurrirán cuando Saturno esté cerca de uno de los puntos en el cielo donde se cruzan los dos planos (tanto la duración del año de Saturno como el período de precesión nodal de 18,6 años terrestres de la órbita de la Luna influyen en la periodicidad). [ 102 ]

satélites naturales

Representación artística de Saturno, sus anillos y sus principales lunas heladas, desde Mimas hasta Rea.

Saturno tiene 293 lunas conocidas , 63 de las cuales tienen nombres formales. [ 11 ] Hay evidencia de docenas a cientos de pequeñas lunas con diámetros de 40 a 500 metros en los anillos de Saturno, [ 103 ] que no se consideran lunas verdaderas. Titán , la luna más grande, comprende más del 90% de la masa en órbita alrededor de Saturno, incluidos los anillos. [ 104 ] La segunda luna más grande de Saturno, Rea , puede tener un sistema de anillos tenue propio , [ 105 ] junto con una atmósfera tenue . [ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]

Muchas de las otras lunas son pequeñas: 143 tienen menos de 50  km de diámetro. [ 109 ] Tradicionalmente, la mayoría de las lunas de Saturno han sido nombradas en honor a los Titanes de la mitología griega. Titán es el único satélite del Sistema Solar con una atmósfera importante , [ 110 ] [ 111 ] en la que se produce una química orgánica compleja . Es el único satélite con lagos de hidrocarburos . [ 112 ] [ 113 ]

El 6 de junio de 2013, científicos del IAA-CSIC informaron de la detección de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la atmósfera superior de Titán, un posible precursor de la vida . [ 114 ] El 23 de junio de 2014, la NASA afirmó tener pruebas contundentes de que el nitrógeno en la atmósfera de Titán provenía de materiales de la nube de Oort , asociados a cometas , y no de los materiales que formaron Saturno en épocas anteriores. [ 115 ]

La luna de Saturno, Encélado , que parece similar en composición química a los cometas, [ 116 ] a menudo se ha considerado un hábitat potencial para la vida microbiana . [ 117 ] [ 118 ] [ 119 ] [ 120 ] La evidencia de esta posibilidad incluye las partículas ricas en sal del satélite que tienen una composición "similar a la del océano", lo que indica que la mayor parte del hielo expulsado por Encélado proviene de la evaporación de agua salada líquida. [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] Un sobrevuelo de Cassini en 2015 a través de una columna de Encélado encontró la mayoría de los ingredientes para sustentar formas de vida que viven por metanogénesis . [ 124 ]

En abril de 2014, científicos de la NASA informaron del posible comienzo de una nueva luna dentro del Anillo A , que fue fotografiado por Cassini el 15 de abril de 2013. [ 125 ]

Anillos planetarios

Los anillos de Saturno , fotografiados aquí por Cassini en octubre de 2004, son los más masivos y conspicuos del Sistema Solar. [ 48 ]

Saturno es probablemente más conocido por el sistema de anillos planetarios que lo hace visualmente único. [ 48 ] Los anillos se extienden desde 6.630 hasta 120.700 kilómetros (4.120 a 75.000 millas) hacia afuera del ecuador de Saturno y tienen un espesor promedio de aproximadamente 20 metros (66 pies) . Están compuestos predominantemente de hielo de agua, con cantidades traza de impurezas de tolina y una capa salpicada de aproximadamente un 7% de carbono amorfo . [ 126 ] Las partículas que componen los anillos varían en tamaño desde motas de polvo hasta 10 m. [ 127 ] Si bien los otros gigantes gaseosos también tienen sistemas de anillos, el de Saturno es el más grande y el más visible.   

Existe un debate sobre la edad de los anillos. Una postura sostiene que son antiguos y que se crearon simultáneamente con Saturno a partir del material nebular original (  hace unos 4600 millones de años), [ 128 ] o poco después del LHB (hace entre 4100 y 3800  millones de años). [ 129 ] [ 130 ] La otra postura sostiene que son mucho más jóvenes, creados hace unos 100 millones de años. [ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] Un equipo de investigación del MIT , que apoya esta última teoría, propuso que los anillos son remanentes de una luna destruida de Saturno, llamada "Crisálida" . [ 134 ]

Más allá de los anillos principales, a una distancia de 12  millones  de km (7,5  millones  de millas) del planeta, se encuentra el escaso anillo de Febe. Está inclinado en un ángulo de 27° con respecto a los otros anillos y, al igual que Febe , orbita en sentido retrógrado . [ 135 ]

Algunas de las lunas de Saturno, incluidas Pandora y Prometeo , actúan como lunas pastoras para confinar los anillos e impedir que se expandan. [ 136 ] Pan y Atlas provocan ondas de densidad débiles y lineales en los anillos de Saturno que han permitido realizar cálculos más fiables de sus masas. [ 137 ]

Mosaico en color natural de imágenes tomadas por la cámara de ángulo estrecho de Cassini del lado no iluminado de los anillos D, C, B, A y F de Saturno (de izquierda a derecha), el 9 de mayo de 2007. Las distancias se indican al centro de Saturno.

Historia de la observación y la exploración

La observación y exploración de Saturno se puede dividir en tres fases: (1) observaciones premodernas a simple vista , (2) observaciones telescópicas desde la Tierra a partir del siglo XVII y (3) visitas de sondas espaciales , en órbita o durante sobrevuelos . En el siglo XXI, las observaciones telescópicas continúan desde la Tierra (incluidos observatorios en órbita terrestre como el Telescopio Espacial Hubble ) y, hasta su retirada en 2017 , desde la sonda Cassini alrededor de Saturno.

Observación pretelescópica

Saturno se conoce desde tiempos prehistóricos, [ 138 ] y en los inicios de la historia documentada fue un personaje principal en diversas mitologías. Los astrónomos babilonios observaron y registraron sistemáticamente los movimientos de Saturno. [ 139 ] En griego antiguo, el planeta era conocido como Φαίνων Phainon , [ 140 ] y en la época romana se le conocía como la "estrella de Saturno " o la "estrella del Sol (es decir, Helios )". [ 141 ] [ 142 ] En la mitología romana antigua , el planeta Phainon era sagrado para este dios agrícola, del cual el planeta toma su nombre moderno. [ 143 ] Los romanos consideraban al dios Saturno el equivalente del dios griego Cronos . En griego moderno , el planeta conserva el nombre Cronos — Κρόνος : Kronos . [ 144 ]

El científico griego Ptolomeo basó sus cálculos de la órbita de Saturno en observaciones que realizó mientras estaba en oposición . [ 145 ] En la astrología hindú , hay nueve objetos astrológicos, conocidos como Navagrahas . Saturno es conocido como " Shani " y juzga a todos en función de las buenas y malas acciones realizadas en la vida. [ 143 ] [ 145 ] La antigua cultura china y japonesa designó al planeta Saturno como la "estrella de la tierra" o "estrella del suelo" (土星). Esto se basaba en los Cinco Elementos que se usaban tradicionalmente para clasificar los elementos naturales. [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]

En hebreo , Saturno se llama Shabbathai . [ 149 ] Su ángel es Cassiel . Su inteligencia o espíritu benéfico es 'Agȋȇl ( hebreo : אגיאל , romanizado :  ʿAgyal ), [ 150 ] y su espíritu más oscuro ( demonio ) es Zȃzȇl ( hebreo : זאזל , romanizado :  Zazl ). [ 150 ] [ 151 ] [ 152 ] Zazel ha sido descrito como un gran ángel , invocado en la magia salomónica , que es "eficaz en conjuros de amor ". [ 153 ] [ 154 ] En turco otomano , urdu y malayo , el nombre de Zazel es 'Zuhal', derivado del idioma árabe ( árabe : زحل , romanizado :  Zuhal ). [ 151 ]

Observaciones telescópicas previas al vuelo espacial

Galileo Galilei observó los anillos de Saturno en 1610, pero no pudo determinar qué eran.
Robert Hooke observó las sombras ( a y b ) que el globo y los anillos proyectaban entre sí en este dibujo de Saturno de 1666.

Los anillos de Saturno requieren un telescopio de al menos 15 mm de diámetro [ 99 ] para ser resueltos y no se sabía de su existencia hasta que Christiaan Huygens los vio en 1655 y publicó sus observaciones en 1659. Galileo , con su telescopio primitivo en 1610, [ 155 ] [ 156 ] pensó erróneamente que Saturno no parecía del todo redondo, sino dos lunas en sus lados. [ 157 ] [ 158 ]

Cuando Huygens utilizó una mayor magnificación telescópica, esta idea fue refutada y los anillos fueron vistos realmente por primera vez. Huygens descubrió Titán, la luna de Saturno . Giovanni Domenico Cassini descubrió posteriormente otras cuatro lunas: Jápeto , Rea , Tetis y Dione . En 1675, Cassini descubrió la brecha ahora conocida como la División de Cassini . [ 159 ]

No se realizaron más descubrimientos significativos hasta 1789, cuando William Herschel descubrió dos lunas más: Mimas y Encélado . El satélite Hiperión , de forma irregular y que resuena con Titán, fue descubierto en 1848 por un equipo británico. [ 160 ]

En 1899, William Henry Pickering descubrió Febe, un satélite muy irregular que no rota sincrónicamente con Saturno como lo hacen las lunas más grandes. [ 160 ] Febe fue el primer satélite de este tipo encontrado y tardó más de un año en orbitar Saturno en una órbita retrógrada . A principios del siglo XX, la investigación sobre Titán condujo a la confirmación en 1944 de que tenía una atmósfera densa, una característica única entre las lunas del Sistema Solar. [ 161 ]

misiones de vuelos espaciales

Sobrevuelo del Pioneer 11

Imagen de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11

La sonda Pioneer 11 realizó el primer sobrevuelo de Saturno en septiembre de 1979, cuando pasó a 20 000 km (12 000 millas) de la capa superior de nubes del planeta. Se tomaron imágenes del planeta y de algunas de sus lunas, aunque su resolución era demasiado baja para discernir detalles de la superficie. La nave espacial también estudió los anillos de Saturno, revelando el delgado anillo F y el hecho de que las zonas oscuras de los anillos brillan cuando se observan con un ángulo de fase elevado (hacia el Sol), lo que significa que contienen material fino que dispersa la luz. Además, la Pioneer 11 midió la temperatura de Titán. [ 162 ]  

sobrevuelos de Voyager

En noviembre de 1980, la sonda Voyager 1 visitó el sistema de Saturno. Envió las primeras imágenes de alta resolución del planeta, sus anillos y satélites. Se observaron por primera vez las características superficiales de varias lunas. La Voyager 1 realizó un sobrevuelo cercano a Titán, lo que permitió ampliar el conocimiento sobre la atmósfera de la luna. Se demostró que la atmósfera de Titán es impenetrable en longitudes de onda visibles ; por lo tanto, no se observaron detalles de su superficie. El sobrevuelo modificó la trayectoria de la nave espacial, sacándola del plano del Sistema Solar. [ 163 ]

Casi un año después, en agosto de 1981, la Voyager 2 continuó el estudio del sistema de Saturno. Se obtuvieron imágenes más detalladas de las lunas de Saturno, así como evidencia de cambios en la atmósfera y los anillos. Durante el sobrevuelo, la plataforma giratoria de la cámara de la sonda se atascó durante un par de días y se perdieron algunas imágenes planificadas. La gravedad de Saturno se utilizó para dirigir la trayectoria de la nave espacial hacia Urano. [ 163 ]

Las sondas descubrieron y confirmaron varios satélites nuevos que orbitan cerca o dentro de los anillos del planeta, así como la pequeña brecha de Maxwell (una brecha dentro del anillo C ) y la brecha de Keeler (una brecha de 42  km de ancho en el anillo A ). [ 164 ]

nave espacial Cassini-Huygens

En el polo sur de Encélado, los géiseres arrojan agua desde muchos puntos a lo largo de las rayas de tigre . [ 165 ]

La sonda espacial Cassini-Huygens entró en órbita alrededor de Saturno el 1 de julio de 2004. En junio de 2004, realizó un sobrevuelo cercano de Febe , enviando imágenes y datos de alta resolución. El sobrevuelo de Titán , la luna más grande de Saturno, capturó imágenes de radar de grandes lagos y sus costas con numerosas islas y montañas. El orbitador completó dos sobrevuelos de Titán antes de liberar la sonda Huygens el 25 de diciembre de 2004. Huygens descendió a la superficie de Titán el 14 de enero de 2005. [ 166 ]

A partir de principios de 2005, los científicos utilizaron Cassini para rastrear los relámpagos en Saturno. La potencia de los relámpagos es aproximadamente 1000  veces mayor que la de los relámpagos en la Tierra. [ 167 ]

En 2006, la NASA informó que Cassini había encontrado evidencia de depósitos de agua líquida a no más de decenas de metros bajo la superficie que erupcionan en géiseres en Encélado , la luna de Saturno . Estos chorros de partículas heladas se emiten a la órbita alrededor de Saturno desde chimeneas en la región polar sur de la luna. [ 168 ] Se han identificado más de 100 géiseres en Encélado. [ 165 ] En mayo de 2011, científicos de la NASA informaron que Encélado "está emergiendo como el lugar más habitable más allá de la Tierra en el Sistema Solar para la vida tal como la conocemos". [ 169 ] [ 170 ]

Saturno eclipsa al Sol, como se observa desde Cassini . Los anillos son visibles, incluido el Anillo F.

Las fotografías de Cassini han revelado un anillo planetario previamente desconocido, fuera de los anillos principales más brillantes de Saturno y dentro de los  anillos G y E. Se hipotetiza que el origen de este anillo es el impacto de un meteoroide cerca de Janus y Epimeteo . [ 171 ] En julio de 2006, se obtuvieron imágenes de lagos de hidrocarburos cerca del polo norte de Titán, cuya presencia se confirmó en enero de 2007. En marzo de 2007, se encontraron mares de hidrocarburos cerca del polo norte, el mayor de los cuales tiene casi el tamaño del mar Caspio . [ 172 ] En octubre de 2006, la sonda detectó una tormenta ciclónica de 8000 km (5000 mi) de diámetro con un ojo en el polo sur de Saturno. [ 173 ]  

Desde 2004 hasta el 2 de noviembre de 2009, la sonda descubrió y confirmó ocho nuevos satélites. [ 174 ] En abril de 2013, Cassini envió imágenes de un huracán en el polo norte del planeta 20 veces más grande que los encontrados en la Tierra, con vientos más rápidos de 530 km/h (330 mph) . [ 175 ] El 15 de septiembre de 2017, la nave espacial Cassini-Huygens realizó el "Gran Final" de su misión: una serie de pasos a través de huecos entre Saturno y los anillos interiores de Saturno. [ 176 ] [ 177 ] La entrada atmosférica de Cassini puso fin a la misión.  

Posibles misiones futuras

La misión Dragonfly de la NASA , la cuarta del programa Nuevas Fronteras , es una sonda con rotor diseñada para explorar Titán , la luna de Saturno , y buscar signos de procesos químicos prebióticos. La NASA seleccionó la misión en 2019; a partir de 2025Su lanzamiento está programado para julio de 2028 con un costo total de ciclo de vida de $335  mil millones. Llegaría a Titán en 2034. [ 178 ] Para abril de 2025, la misión había superado su Revisión Crítica de Diseño. Está previsto su lanzamiento en un cohete SpaceX Falcon Heavy desde el Centro Espacial Kennedy . [ 179 ]

En la ficción

Saturno ha aparecido con frecuencia en la ficción desde al menos 1752, cuando Voltaire publicó su novela Micromégas . [ 180 ] Las primeras obras generalmente lo representaban como sólido, [ 181 ] mientras que más tarde se describe correctamente a Saturno como un planeta gaseoso. Las lunas de Saturno también aparecen en la ficción, especialmente Titán . [ 182 ]

Véase también

Notas

  1. 1 2 3 4 5 6 7 Se refiere al nivel de 1 bar de presión atmosférica.

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  180. ↑ Westfahl, Gary (2021). «Saturno» . Literatura de ciencia ficción a través de la historia: una enciclopedia . ABC-CLIO. págs. 553–555 . ISBN  978-1-4408-6617-3.
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Lecturas adicionales

  • Alexander, Arthur Francis O'Donel (1980) [1962]. El planeta Saturno: una historia de observación, teoría y descubrimiento . Dover. ISBN 978-0-486-23927-9.
  • Gore, Rick (1981). "Voyager 1 en Saturno: enigmas de los anillos". National Geographic . 160 (1): 3– 31. Bibcode : 1981NaGe..160....3G . INIST PASCALGEODEBRGM8320090635 . 
  • Lovett, L.; et  al. (2006). Saturno: Una nueva perspectiva . Harry N. Abrams. ISBN 978-0-8109-3090-2.
  • Karttunen, Hannu; Kröger, Pekka; Oja, Heikki; Poutanen, Markku; Donner, Karl Johan, eds. (2017). Astronomía Fundamental . doi : 10.1007/978-3-662-53045-0 . ISBN 978-3-662-53044-3.
  • Seidelmann, P. Kenneth; et  al. (2007). "Informe del Grupo de Trabajo IAU/IAG sobre coordenadas cartográficas y elementos rotacionales: 2006" . Mecánica Celeste y Astronomía Dinámica . 98 (3): 155– 180. Bibcode : 2007CeMDA..98..155S . doi : 10.1007/s10569-007-9072-y .
  • de Pater, Imke; Lissauer, Jack J. (2015). Ciencias planetarias (2.ª  ed. actualizada). Cambridge University Press. pág.  250. ISBN 978-0-521-85371-2.