Saturno
Sexto planeta desde el Sol

Saturno
Saturno y sus anillos prominentes, captados por la sonda Cassini [a]
Designaciones
Pronunciación/ ˈsætərn /​​​​​ ⓘ [1]
Llamado en honor a
Saturno
AdjetivosSaturniano / s ə ˈ t ɜːr n i ə n / , [2] Croniano [3] / Kroniano [4] / ˈ k r oʊ n i ə n / [5]
Símbolo♄
Características orbitales [6]
Época J2000.0
Afelio1.514,50 millones de kilómetros (10,1238 AU)
Perihelio1.352,55 millones de kilómetros (9,0412 AU)
1.433,53 millones de kilómetros (9,5826 AU)
Excentricidad0,0565
378,09 días
9,68 kilómetros por segundo
317.020° [8]
Inclinación
113.665°
29 de noviembre de 2032 [10]
339.392° [8]
Satélites conocidos146 con designaciones formales; innumerables lunitas adicionales . [11] [12]
Características físicas [6]
58 232  kilómetros [b]
9.1402 Tierras
  • 60 268  kilómetros [b]
  • 9.449 Tierras
Radio polar
  • 54 364  kilómetros [b]
  • 8.552 Tierras
Aplastamiento0,097 96
Circunferencia365 882,4 km ( ecuatorial ) [13]
  • 4,27 × 10 10  km2 [14] [ b]
  • 83.703 Tierras
Volumen
  • 8,2713 × 10 14  km3 [b ]
  • 763,59 Tierras
Masa
  • 5,6834 × 10 26  kilogramos
  • 95.159 Tierras
Densidad media
0,687 g/cm3 [ c]
0,1246 Tierras
10,44  m/s2 1,065
g  0 [ b]
0,22 [15]
35,5 kilómetros por segundo [b]
10 h 32 m 36 s;
10,5433 horas, [16] 10 h 39 m;
10,7 horas [7]
10 horas 33 minutos 38 segundos + 1 m 52 s
- 1 m 19 s [17] [18]
Velocidad de rotación ecuatorial
9,87 kilómetros por segundo [b]
26,73° (a la órbita)
Ascensión recta del polo norte
40.589°; 2 h 42 min 21 s [19]
Declinación del polo norte
83.537° [19]
Albedo
Temperatura de la superficie .mín.significarmáximo
1 barra134 kilógramos
0,1 barra88 K [22]97 K [23]151 K [22]
−0,55 [24] a +1,17 [24]
−9,7 [25]
14,5″ a 20,1″ (sin anillos)
Atmósfera [6]
Presión superficial
140 kPa [26]
59,5 kilómetros
Composición por volumen

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 nueve veces el de la Tierra . [27] [28] Tiene una octava parte de la densidad promedio de la Tierra, pero es más de 95 veces más masivo. [29] [30] [31] Aunque Saturno es casi tan grande como Júpiter, Saturno tiene menos de un tercio de la masa de Júpiter. Saturno orbita el Sol a una distancia de 9,59  UA (1.434 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 lugar 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. [32] La atmósfera exterior es generalmente insulsa y carente de contraste, aunque pueden aparecer características de larga duración. Las velocidades del viento en Saturno pueden alcanzar los 1.800 kilómetros por hora (1.100 millas por hora).

El planeta tiene un brillante y extenso sistema de anillos , compuesto principalmente de partículas de hielo, con una menor cantidad de restos rocosos y polvo . Al menos 146 lunas [33] orbitan el planeta, de las cuales 63 tienen nombre oficial; estas no incluyen los cientos de lunitas en los anillos. Titán , la luna más grande de Saturno y la segunda más grande del Sistema Solar, es más grande (y menos masiva) que el planeta Mercurio y es la única luna del Sistema Solar que tiene una atmósfera sustancial. [34]

Nombre y símbolo

Saturno recibe su nombre del dios romano de la riqueza y la agricultura , que era el padre del dios Júpiter. Su símbolo astronómico (♄) se remonta a los papiros griegos de Oxirrinco , donde se puede ver que es una ligadura kappa - rho griega con un trazo horizontal , como abreviatura de Κρονος ( Cronus ), el nombre griego del planeta (). [35] Más tarde llegó a parecerse a una eta griega minúscula , con la cruz añadida 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", en honor al planeta Saturno. [36]

Características físicas

Saturno es un gigante gaseoso , compuesto predominantemente de hidrógeno y helio. Carece de una superficie definida, aunque es probable que tenga un núcleo sólido. [37] La ​​rotación del planeta lo convierte en un esferoide achatado , una bola aplanada en los polos y abultada en el ecuador . Su radio ecuatorial es más del 10% mayor que el radio polar: 60.268 km frente a 54.364 km (37.449 mi frente a 33.780 mi). [6] Júpiter, Urano y Neptuno , los otros planetas gigantes del Sistema Solar, son menos achatados. La combinación de la protuberancia y la tasa de rotación significa que la gravedad superficial efectiva a lo largo del ecuador,8,96 m/s 2 , es el 74% de lo que es en los polos y es inferior a la gravedad superficial de la Tierra. Sin embargo, la velocidad de escape ecuatorial , casi36 km/s , es mucho mayor que la de la Tierra. [38]

Saturno es el único planeta del Sistema Solar que es menos denso que el agua, aproximadamente un 30% menos. [39] Aunque el núcleo de Saturno es considerablemente más denso que el agua, la densidad específica promedio del planeta es0,69 g/cm 3 , debido a la atmósfera. Júpiter tiene 318 veces la masa de la Tierra , [40] y Saturno tiene 95 veces la masa de la Tierra. [6] Juntos, Júpiter y Saturno contienen el 92% de la masa planetaria total del Sistema Solar. [41]

Estructura interna

Diagrama de Saturno, a escala

A pesar de estar compuesto principalmente de hidrógeno y helio, la mayor parte de la masa de Saturno no está en fase gaseosa , porque el hidrógeno se convierte en un líquido no ideal cuando la densidad es superior.0,01 g/cm 3 , 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 hace que el hidrógeno sea un metal en las capas más profundas. [41]

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, con trazas de varios compuestos volátiles . [42] El análisis de la distorsión muestra que Saturno está sustancialmente más condensado centralmente que Júpiter y, por lo tanto, contiene mucho más material más denso que el hidrógeno cerca de su centro. Las regiones centrales de Saturno están compuestas por alrededor del 50% de hidrógeno en masa, y las de Júpiter por alrededor del 67% de hidrógeno. [43]

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 restricciones sobre 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, [44] [45] lo que corresponde a un diámetro de unos 25.000 km (16.000 mi). [46] Sin embargo, las mediciones de los anillos de Saturno sugieren un núcleo mucho más difuso, con una masa igual a unas 17 Tierras y un radio igual a aproximadamente el 60% del radio total de Saturno. [47] Este está rodeado por una capa de hidrógeno metálico líquido más gruesa, 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 se extiende unos 1.000 km (620 mi) y está compuesta de gas. [48] [49] [50]

Saturno tiene un interior caliente, que alcanza los 11.700 °C (21.100 °F) en su núcleo, e irradia al espacio 2,5 veces más energía de la que recibe del Sol. La energía térmica de Júpiter se genera mediante el mecanismo de Kelvin-Helmholtz de compresión gravitacional lenta ; pero tal proceso por sí solo puede no ser suficiente para explicar la producción de calor en Saturno, porque es menos masivo. Un mecanismo alternativo o adicional puede ser la generación de calor mediante la "lluvia" de gotitas de helio en las profundidades del interior de Saturno. A medida que las gotitas descienden a través del hidrógeno de menor densidad, el proceso libera calor por fricción y deja las capas externas de Saturno sin helio. [51] [52] Estas gotitas descendentes pueden haberse acumulado en una capa de helio que rodea el núcleo. [42] Se ha sugerido que se producen lluvias de diamantes dentro de Saturno, así como en Júpiter [53] y los gigantes de hielo Urano y Neptuno. [54]

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. [42] 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 desde 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. [55]

Se han detectado trazas de amoniaco, acetileno , etano , propano , fosfina y metano en la atmósfera de Saturno. [56] [57] [58] Las nubes superiores están compuestas de cristales de amoniaco, mientras que las nubes de nivel inferior parecen consistir en hidrosulfuro de amonio (NH4SH ) o agua. [59] La radiación ultravioleta del Sol provoca la fotólisis del metano en la atmósfera superior, lo que lleva a una serie de reacciones químicas de hidrocarburos y los productos resultantes son transportados hacia abajo por remolinos y difusión . Este ciclo fotoquímico está modulado por el ciclo estacional anual de Saturno. [58] Cassini observó una serie de características de las nubes encontradas en latitudes del norte, apodadas el "Collar de Perlas". Estas características son claros de nubes que residen en capas de nubes más profundas. [60]

Capas de nubes

Una tormenta global rodea el planeta en 2011. La tormenta pasa alrededor del planeta, de modo que su cabeza (zona brillante) pasa por 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 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 la sonda espacial Voyager durante la década de 1980. Desde entonces, la telescopía terrestre ha mejorado hasta el punto en que se pueden realizar observaciones regulares. [61]

La composición de las nubes varía con la profundidad y el aumento de la presión. En las capas superiores de las nubes, con temperaturas en el rango de 100-160 K y presiones que se extienden entre 0,5 y 2 bar , las nubes están formadas por hielo de amoníaco. Las nubes de hielo de agua comienzan en un nivel donde la presión es de aproximadamente 2,5 bar y se extienden hasta 9,5 bar, donde las temperaturas varían de 185 a 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. Finalmente, 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 gotitas de agua con amoníaco en solución acuosa. [62]

La atmósfera habitualmente insulsa de Saturno exhibe 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 la Voyager , y en 1994 se observó otra tormenta más pequeña. La tormenta de 1990 fue un ejemplo de una Gran Mancha Blanca , un fenómeno de corta duración que ocurre una vez cada año saturnino, aproximadamente cada 30 años terrestres, alrededor del momento del solsticio de verano del hemisferio norte . [63] Las Grandes Manchas Blancas anteriores se observaron en 1876, 1903, 1933 y 1960, siendo la tormenta de 1933 la mejor observada. [64] La última tormenta gigante 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 informada a 70°N". [65]

Los vientos en Saturno son los segundos más rápidos entre los planetas del Sistema Solar, después de los de Neptuno. Los datos de la Voyager indican vientos máximos del este de 500 m/s (1.800 km/h). [66] En imágenes de la sonda Cassini durante 2007, el hemisferio norte de Saturno mostró un tono azul brillante, similar al de Urano. El color fue causado probablemente por la dispersión de Rayleigh . [67] 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. [68] Mientras que las temperaturas en Saturno normalmente son de -185 °C, las temperaturas en el vórtice a menudo alcanzan los -122 °C, sospechoso de ser el punto más cálido de Saturno. [68]

Patrones de nubes hexagonales

El polo norte y el polo sur de Saturno en infrarrojo

En las imágenes de la Voyager se observó por primera vez un patrón de onda hexagonal persistente alrededor del vórtice polar norte en la atmósfera a unos 78°N. [69] [70] [71] Los lados del hexágono tienen cada uno unos 14.500 km (9.000 mi) de largo, lo que es más largo que el diámetro de la Tierra. [72] La estructura entera gira 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 que es igual al período de rotación del interior de Saturno. [73] La característica hexagonal no cambia de longitud como las otras nubes en la atmósfera visible. [74] El origen del patrón es un tema de mucha especulación. La mayoría de los científicos creen que es un patrón de onda estacionaria en la atmósfera. Las formas poligonales se han replicado en el laboratorio mediante la rotación diferencial de fluidos. [75] [76]

Las imágenes del Hubble de la región polar sur indican la presencia de una corriente en chorro , pero no de un vórtice polar fuerte ni de una onda estacionaria hexagonal. [77] La ​​NASA informó en noviembre de 2006 que Cassini había observado una tormenta " similar a un huracán " bloqueada en el polo sur que tenía una pared del ojo claramente definida . [78] [79] Las nubes de la pared del ojo no se habían visto anteriormente 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. [80]

La tormenta del polo sur puede haber estado presente durante miles de millones de años. [81] Este vórtice es comparable al tamaño de la Tierra y tiene vientos de 550 km/h. [81]

Magnetosfera

Luces aurorales en el polo norte de Saturno

Saturno tiene un campo magnético intrínseco que tiene 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 que rodea a Júpiter y ligeramente más débil que el campo magnético de la Tierra. [32] Como resultado, la magnetosfera de Saturno es mucho más pequeña que la de Júpiter. [82]

Cuando la Voyager 2 entró en la magnetosfera, la presión del viento solar era alta y la magnetosfera se extendía sólo 19 radios de Saturno, o 1,1 millones de kilómetros (684.000 millas), [83] aunque se agrandó en varias horas y permaneció así durante unos tres días. [84] Lo más probable es que el campo magnético se genere de forma similar al de Júpiter, por corrientes en la capa de hidrógeno metálico líquido llamada dinamo de hidrógeno metálico. [82] Esta magnetosfera es eficiente para desviar las partículas del viento solar del Sol. La luna Titán orbita dentro de la parte exterior de la magnetosfera de Saturno y contribuye con plasma de las partículas ionizadas en la atmósfera exterior de Titán. [32] La magnetosfera de Saturno, como la de la Tierra , produce auroras . [85]

Órbita y rotación

Animación de Saturno y los planetas exteriores del Sistema Solar orbitando alrededor del Sol.
Apariencia simulada de Saturno visto desde la Tierra (en oposición ) durante una órbita de Saturno, 2001-2029

La distancia media entre Saturno y el Sol es de más de 1.400 millones de kilómetros (9  UA ). Con una velocidad orbital media de 9,68 km/s, [6] Saturno tarda 10.759 días terrestres (o unos 29+1 ⁄ 2  años) [86] para completar una revolución alrededor del Sol. [6] Como consecuencia, forma una resonancia de movimiento medio cercana a 5:2 con Júpiter. [87] La ​​órbita elíptica de Saturno está inclinada 2,48° con respecto al plano orbital de la Tierra. [6] Las distancias del perihelio y del afelio son, respectivamente, 9,195 y 9,957 UA, en promedio. [6] [88] Las características visibles de Saturno giran 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 saturninas, 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. Según las emisiones de radio del planeta detectadas por la Voyager 1 y la Voyager 2 , [89] 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. [90]

Un valor preciso para el período de rotación del interior sigue siendo difícil de alcanzar. Mientras se acercaba a Saturno en 2004, Cassini descubrió que el período de rotación de radio de Saturno había aumentado apreciablemente, a aproximadamente 10 h 45 m 45 s ± 36 s . [91] [92] 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 de 10 h 32 m 35 s . [93] 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 de las emisiones de radio del planeta no coincidía con la velocidad de rotación de Saturno. Esta variación puede deberse a la actividad de géiseres en la luna Encélado de Saturno . El vapor de agua emitido hacia la órbita de Saturno por esta actividad se carga y crea un arrastre sobre el campo magnético de Saturno, ralentizando ligeramente su rotación en relación con la rotación del planeta. [94] [95] [96]

Una aparente rareza de Saturno es que no tiene ningún asteroide troyano conocido . Estos son planetas menores que orbitan alrededor del Sol en los puntos lagrangianos estables , designados L 4 y L 5 , ubicados en ángulos de 60° con el planeta a lo largo de su órbita. Se han descubierto asteroides troyanos en Marte , Júpiter , Urano y Neptuno. Se cree que los mecanismos de resonancia orbital , incluida la resonancia secular , son la causa de los troyanos saturninos faltantes. [97]

Satélites naturales

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

Saturno tiene 146 lunas conocidas , 63 de las cuales tienen nombres formales. [12] [11] Se estima que hay otras100 ± 30 lunas irregulares exteriores de más de 3 km (2 mi) de diámetro. [98] Además, hay evidencia de docenas a cientos de lunas con diámetros de 40 a 500 metros en los anillos de Saturno, [99] 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. [100] La segunda luna más grande de Saturno, Rea , puede tener un sistema de anillos tenue propio , [101] junto con una atmósfera tenue . [102] [103] [104]

Muchas de las otras lunas son pequeñas: 131 tienen menos de 50 km de diámetro. [105] Tradicionalmente, la mayoría de las lunas de Saturno han sido bautizadas en honor a titanes de la mitología griega. Titán es el único satélite del Sistema Solar con una atmósfera importante , [106] [107] en la que se produce una química orgánica compleja . Es el único satélite con lagos de hidrocarburos . [108] [109]

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 . [110] El 23 de junio de 2014, la NASA afirmó tener pruebas sólidas de que el nitrógeno en la atmósfera de Titán provenía de materiales de la nube de Oort , asociada a los cometas , y no de los materiales que formaron Saturno en épocas anteriores. [111]

La luna de Saturno , Encélado , que parece similar en composición química a los cometas, [112] a menudo se ha considerado como un hábitat potencial para la vida microbiana . [113] [114] [115] [116] La evidencia de esta posibilidad incluye las partículas ricas en sal del satélite que tienen una composición "similar a la del océano" que indica que la mayor parte del hielo expulsado de Encélado proviene de la evaporación de agua salada líquida. [117] [118] [119] 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 . [120]

En abril de 2014, los científicos de la NASA informaron sobre el posible comienzo de una nueva luna dentro del Anillo A , que fue fotografiado por Cassini el 15 de abril de 2013. [121]

Anillos planetarios

Los anillos de Saturno (fotografiados aquí por Cassini en octubre de 2004) son los más masivos y visibles del Sistema Solar. [49]

Saturno es probablemente más conocido por el sistema de anillos planetarios que lo hace visualmente único. [49] Los anillos se extienden desde 6.630 a 120.700 kilómetros (4.120 a 75.000 millas) hacia afuera desde el ecuador de Saturno y tienen un promedio de aproximadamente 20 metros (66 pies) de espesor. Están compuestos predominantemente de hielo de agua, con trazas de impurezas de tolina y una capa salpicada de aproximadamente un 7% de carbono amorfo . [122] Las partículas que forman los anillos varían en tamaño desde motas de polvo hasta 10 m. [123] 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. Un bando sostiene que son antiguos y que se crearon simultáneamente con Saturno a partir del material nebular original (hace unos 4.600 millones de años), [124] o poco después del LHB (hace unos 4.100 a 3.800 millones de años). [125] [126] El otro bando sostiene que son mucho más jóvenes, creados hace unos 100 millones de años. [127] Un equipo de investigación del MIT , que apoya esta última teoría, propuso que los anillos son restos de una luna destruida de Saturno, llamada ″Chrysalis″ . [128]

Más allá de los anillos principales, a una distancia de 12 millones de kilómetros (7,5 millones de millas) del planeta se encuentra el escaso anillo de Febe. Está inclinado en un ángulo de 27° respecto de los otros anillos y, al igual que Febe , orbita de manera retrógrada . [129]

Algunas de las lunas de Saturno, incluidas Pandora y Prometeo , actúan como lunas pastoras para confinar los anillos y evitar que se expandan. [130] Pan y Atlas causan ondas de densidad lineales débiles en los anillos de Saturno que han producido cálculos más confiables de sus masas. [131]

En septiembre de 2023, los astrónomos informaron sobre estudios que sugerían que los anillos de Saturno podrían haber sido resultado de la colisión de dos lunas "hace unos cientos de millones de años". [132] [133]

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

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 en vuelo . En el siglo XXI, las observaciones telescópicas continúan desde la Tierra (incluidos los observatorios en órbita terrestre como el telescopio espacial Hubble ) y, hasta su retiro en 2017 , desde la sonda Cassini en órbita alrededor de Saturno.

Observación pretelescópica

Saturno se conoce desde tiempos prehistóricos, [134] y en la historia temprana registrada fue un personaje principal en varias mitologías. Los astrónomos babilónicos observaron y registraron sistemáticamente los movimientos de Saturno. [135] En griego antiguo, el planeta era conocido como Φαίνων Phainon , [136] y en la época romana era conocido como la "estrella de Saturno ". [137] En la antigua mitología romana , el planeta Phainon era sagrado para este dios agrícola, de donde el planeta toma su nombre moderno. [138] Los romanos consideraban al dios Saturno el equivalente del dios griego Cronos ; en griego moderno , el planeta conserva el nombre de Cronos - Κρόνος : Kronos . [139]

El científico griego Ptolomeo basó sus cálculos de la órbita de Saturno en observaciones que hizo mientras estaba en oposición . [140] 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. [138] [140] La antigua cultura china y japonesa designó al planeta Saturno como la "estrella de la tierra" (土星). Esto se basó en los Cinco Elementos que se usaban tradicionalmente para clasificar los elementos naturales. [141] [142] [143]

En hebreo , Saturno se llama Shabbathai . [144] Su ángel es Cassiel . Su inteligencia o espíritu benéfico es 'Agȋȇl ( hebreo : אגיאל , romanizado :  ʿAgyal ), [145] y su espíritu más oscuro ( demonio ) es Zȃzȇl ( hebreo : זאזל , romanizado :  Zazl ). [145] [146] [147] Zazel ha sido descrito como un gran ángel , invocado en la magia salomónica , que es "efectivo en conjuros de amor ". [148] [149] En turco otomano , urdu y malayo , el nombre de Zazel es 'Zuhal', derivado del idioma árabe ( árabe : زحل , romanizado :  Zuhal ). [146]

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 ) proyectadas tanto por el globo como por los anillos entre sí en este dibujo de Saturno en 1666.

Los anillos de Saturno requieren un telescopio de al menos 15 mm de diámetro [150] para ser detectados y, por lo tanto, no se sabía de su existencia hasta que Christiaan Huygens los vio en 1655 y publicó sobre esto en 1659. Galileo , con su telescopio primitivo en 1610, [151] [152] pensó incorrectamente que Saturno no parecía del todo redondo como dos lunas en los lados de Saturno. [153] [154] No fue hasta que Huygens utilizó un mayor aumento telescópico que esta noción fue refutada, y los anillos fueron verdaderamente vistos por primera vez. Huygens también descubrió la luna Titán de Saturno ; Giovanni Domenico Cassini descubrió más tarde otras cuatro lunas: Jápeto , Rea , Tetis y Dione . En 1675, Cassini descubrió la brecha ahora conocida como la División de Cassini . [155]

No se hicieron más descubrimientos de importancia hasta 1789, cuando William Herschel descubrió otras dos lunas, Mimas y Encélado . El satélite de forma irregular Hiperión , que tiene una resonancia con Titán, fue descubierto en 1848 por un equipo británico. [156]

En 1899, William Henry Pickering descubrió Phoebe, un satélite sumamente irregular que no gira sincronizadamente con Saturno como lo hacen las lunas más grandes. [156] Phoebe fue el primer satélite de este tipo que se encontró y tardó más de un año en orbitar Saturno en una órbita retrógrada . A principios del siglo XX, las investigaciones sobre Titán llevaron a la confirmación en 1944 de que tenía una atmósfera espesa, una característica única entre las lunas del Sistema Solar. [157]

Misiones de vuelos espaciales

Pionero 11sobrevuelo

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 mi) de las nubes del planeta. Se tomaron imágenes del planeta y de algunas de sus lunas, aunque su resolución era demasiado baja para discernir los detalles de la superficie. La sonda espacial también estudió los anillos de Saturno, revelando el delgado anillo F y el hecho de que los huecos oscuros en los anillos son brillantes cuando se observan en un ángulo de fase alto (hacia el Sol), lo que significa que contienen material fino que dispersa la luz. Además, la sonda Pioneer 11 midió la temperatura de Titán. [158]

Viajerosobrevuelos

En noviembre de 1980, la sonda Voyager 1 visitó el sistema de Saturno y envió las primeras imágenes de alta resolución del planeta, sus anillos y satélites. Se observaron por primera vez las características de la superficie de varias lunas. La Voyager 1 realizó un sobrevuelo cercano de Titán, lo que aumentó el conocimiento sobre la atmósfera de la luna. Demostró que la atmósfera de Titán es impenetrable en longitudes de onda visibles ; por lo tanto, no se vieron detalles de la superficie. El sobrevuelo cambió la trayectoria de la nave espacial fuera del plano del Sistema Solar. [159]

Casi un año después, en agosto de 1981, la Voyager 2 continuó el estudio del sistema de Saturno. Se adquirieron más imágenes de cerca 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 planeadas. La gravedad de Saturno se utilizó para dirigir la trayectoria de la nave espacial hacia Urano. [159]

Las sondas descubrieron y confirmaron varios satélites nuevos orbitando 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 ). [160]

Cassini-Huygensastronave

En el polo sur de Encélado, los géiseres rocían agua desde muchos lugares a lo largo de las rayas de tigre . [161]

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 a Febe , enviando imágenes y datos de alta resolución. El sobrevuelo de Cassini de la luna más grande de Saturno, Titán, 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 sobre la superficie de Titán el 14 de enero de 2005. [162]

A principios de 2005, los científicos utilizaron la sonda Cassini para seguir los rayos en Saturno. La potencia de los rayos es aproximadamente 1.000 veces mayor que la de los rayos en la Tierra. [163]

En 2006, la NASA informó que Cassini había encontrado evidencia de depósitos de agua líquida a no más de unas decenas de metros por debajo de la superficie que estallan en géiseres en la luna Encélado de Saturno . Estos chorros de partículas heladas son emitidos a la órbita alrededor de Saturno desde respiraderos en la región polar sur de la luna. [164] Se han identificado más de 100 géiseres en Encélado. [161] En mayo de 2011, los 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". [165] [166]

Saturno eclipsa al Sol, como se ve desde Cassini . Se ven los anillos, incluido el anillo F.

Las fotografías de Cassini han revelado un anillo planetario previamente no descubierto, fuera de los anillos principales más brillantes de Saturno y dentro de los anillos G y E. Se plantea la hipótesis de que la fuente de este anillo sea el choque de un meteoroide frente a Jano y Epimeteo . [167] En julio de 2006, se recibieron 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 más grande de los cuales es casi del tamaño del mar Caspio . [168] En octubre de 2006, la sonda detectó una tormenta similar a un ciclón de 8000 km (5000 mi) de diámetro con una pared ocular en el polo sur de Saturno. [169]

Desde 2004 hasta el 2 de noviembre de 2009, la sonda descubrió y confirmó ocho nuevos satélites. [170] 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 que 530 km/h (330 mph). [171] El 15 de septiembre de 2017, la sonda espacial Cassini-Huygens realizó el "Gran Final" de su misión: una serie de pases a través de los huecos entre Saturno y los anillos internos de Saturno. [172] [173] La entrada atmosférica de Cassini puso fin a la misión.

Posibles misiones futuras

La exploración continua de Saturno todavía se considera una opción viable para la NASA como parte de su programa de misiones New Frontiers . La NASA solicitó anteriormente que se presentaran planes para una misión a Saturno que incluyera la sonda de entrada atmosférica de Saturno y posibles investigaciones sobre la habitabilidad y el posible descubrimiento de vida en las lunas de Saturno, Titán y Encélado, por parte de Dragonfly . [174] [175]

Observación

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 4 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 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 en relación con el 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 un circuito entero de la eclíptica contra las constelaciones de fondo del zodíaco . La mayoría de las personas necesitarán una ayuda óptica (binoculares muy grandes o un telescopio pequeño) que amplíe al menos 30 veces para lograr una imagen de los anillos de Saturno en la que se presente una resolución clara. [49] [150] Cuando la Tierra pasa a través del plano de los anillos, lo que ocurre dos veces cada año saturniano (aproximadamente cada 15 años terrestres), los anillos desaparecen brevemente de la vista porque son muy delgados. Tal "desaparición" ocurrirá nuevamente en 2025, pero Saturno estará demasiado cerca del Sol para las observaciones. [176]

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 saturnina ocurre todos los años, aproximadamente cada 378 días, y da como resultado que el planeta aparezca en su punto 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 lo hacen sus distancias entre sí, lo que varía el brillo de Saturno de una oposición a la siguiente. Saturno también parece más brillante cuando los anillos están en ángulo de tal manera que son más visibles. Por ejemplo, durante la oposición del 17 de diciembre de 2002, Saturno apareció en su punto más brillante debido a la orientación favorable de sus anillos en relación con la Tierra, [177] a pesar de que Saturno estaba más cerca de la Tierra y el Sol a fines de 2003. [177]

De vez en cuando, Saturno es ocultado por la Luna (es decir, la Luna cubre a Saturno en el cielo). Como ocurre con todos los planetas del Sistema Solar, las ocultaciones de Saturno ocurren en "estaciones". Las ocultaciones saturninas 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 del 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). [178]

En ciencia ficción

En la epopeya de ciencia ficción de 2014 de Christopher Nolan , Interstellar , cerca de Saturno hay un agujero de gusano que conduce a un sistema planetario en otra galaxia , cuyo objeto central es un agujero negro conocido como Gargantúa. El equipo Endurance ingresa al agujero de gusano con la esperanza de encontrar un planeta habitable donde la humanidad pueda establecerse a medida que las condiciones en la Tierra se deterioran. Al final de la película, la Estación Cooper, llamada así por el personaje principal, se muestra en órbita alrededor de Saturno.

Véase también

Notas

  1. ^ El punto en la parte inferior izquierda es Titán
  2. ^ abcdefgh Se refiere al nivel de presión atmosférica de 1 bar
  3. ^ Basado en el volumen dentro del nivel de 1 bar de presión atmosférica

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Lectura adicional

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  • Gore, Rick (julio de 1981). "Voyager 1 en Saturno: enigmas de los anillos". National Geographic . Vol. 160, núm. 1. págs. 3–31. ISSN  0027-9358. OCLC  643483454.
  • Lovett, L.; et al. (2006). Saturno: una nueva perspectiva . Harry N. Abrams. ISBN 978-0-8109-3090-2.
  • Karttunen, H.; et al. (2007). Astronomía fundamental (5ª ed.). Saltador. ISBN 978-3-540-34143-7.
  • 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. Código Bibliográfico :2007CeMDA..98..155S. doi : 10.1007/s10569-007-9072-y .
  • de Pater, Imke; Lissauer, Jack J. (2015). Ciencias planetarias (2.ª edición actualizada). Cambridge University Press. pág. 250. ISBN 978-0-521-85371-2.
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