Saturno, el famoso planeta de los anillos

Saturno es el sexto planeta a partir del Sol y el segundo más grande en nuestro Sistema Solar, es famoso por su característica distintiva: estar rodeado por un sistema de anillos. Estos anillos fueron descubiertos en 1610 por Galileo utilizando uno de los primeros telescopios. En aquel momento, Galileo no comprendió que los anillos estaban separados del cuerpo central del planeta, por lo que los describió como "asas" (ansae).

Sin embargo, fue el astrónomo holandés Christiaan Huygens quien los describió correctamente. En 1655, Huygens escribió un anagrama para preservar su prioridad mientras verificaba sus hallazgos. Cuando se descifraba, formaba una frase en latín que decía: "Está circundado por un delgado anillo achatado, inclinado hacia la eclíptica y sin tocar en ningún punto al planeta". Estos anillos se nombraron en el orden en que fueron descubiertos, siendo conocidos como los anillos D, C, B, A, F, G y E. Hoy en día, se sabe que estos anillos contienen más de 100.000 anillos pequeños que giran alrededor del planeta.

 

Exploración

Cuando se observa desde la Tierra, Saturno se presenta como un objeto de tonalidad amarillenta, siendo uno de los más brillantes en el firmamento nocturno. Mediante el uso de un telescopio, los anillos A y B son fácilmente distinguibles, mientras que los anillos D y E solo se pueden apreciar en condiciones atmosféricas ideales. A través de telescopios altamente sensibles ubicados en nuestro planeta, es posible distinguir, dentro de la nebulosa de la atmósfera gaseosa de Saturno, tenues cinturones y estructuras en forma de bandas paralelas al ecuador del planeta.

El conocimiento del sistema de Saturno se amplió considerablemente gracias a tres naves espaciales estadounidenses: la sonda Pioneer 11, y las Voyager 1 y 2. Estas naves sobrevolaron el planeta en septiembre de 1979, noviembre de 1980 y agosto de 1981, respectivamente. Equipadas con cámaras e instrumentos científicos, pudieron analizar las diferentes radiaciones del espectro electromagnético, como la visible, ultravioleta, infrarroja y de radio. También llevaron instrumentos para el estudio de los campos magnéticos, así como para la detección de partículas cargadas y granos de polvo interplanetario.

En octubre de 1997, se lanzó la nave Cassini hacia Saturno, junto con la sonda Huygens destinada a explorar Titán, la luna más grande e interesante del planeta. Este proyecto fue el último de gran presupuesto llevado a cabo por la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. Después de un viaje de casi siete años, se planificó que la Cassini recopilara datos sobre Saturno y sus satélites durante otros cuatro años. En octubre de 2002, la nave capturó su primera imagen del planeta desde una distancia de 285 millones de kilómetros, incluyendo a Titán en la imagen. En junio de 2004, la Cassini sobrevoló Febe, el satélite más alejado de Saturno, y obtuvo imágenes espectaculares de su superficie marcada por cráteres. En julio del mismo año, la nave se insertó en órbita alrededor de Saturno. En enero de 2005, la sonda Huygens atravesó la atmósfera de Titán y aterrizó en su superficie, transmitiendo a la Tierra datos e imágenes de gran interés científico.

Interior

Debido a su composición principalmente de hidrógeno, la densidad promedio de Saturno es aproximadamente una octava parte de la de la Tierra. La presión atmosférica aumenta rápidamente hacia el interior debido al enorme peso de la atmósfera, lo que provoca la transición del hidrógeno gaseoso a líquido en las capas más profundas. En el núcleo del planeta, el hidrógeno líquido se condensa en hidrógeno metálico, el cual actúa como conductor eléctrico. Las corrientes eléctricas presentes en esta forma de hidrógeno son las responsables del campo magnético de Saturno.

En el centro del planeta, es probable que se hayan formado elementos pesados que han consolidado un pequeño núcleo rocoso, el cual se encuentra a una temperatura cercana a los 15.000 °C. Tanto Saturno como Júpiter continúan experimentando una contracción debido a la gravedad, siguiendo el proceso de acreción original de la nebulosa de gas y polvo a partir de la cual se formó el Sistema Solar hace más de 4.000 millones de años. Esta contracción genera calor, lo que hace que Saturno irradie una cantidad de calor al espacio tres veces mayor de la que recibe del Sol.

Atmosfera

La atmósfera de Saturno está compuesta principalmente por hidrógeno (88% en masa) y helio (11%), con trazas de metano, amoníaco y cristales de amoníaco, así como otros gases como etano, acetileno y fosfina. Las imágenes capturadas por la sonda Voyager revelaron la presencia de remolinos y corrientes turbulentas de nubes en una atmósfera densa y nebulosa, mucho más densa que la de Júpiter debido a las temperaturas más bajas en Saturno. Las temperaturas en la parte superior de las nubes de Saturno alcanzan alrededor de -176 °C, aproximadamente 27 °C más frías que las de Júpiter en las mismas regiones.

El movimiento de las nubes tormentosas en Saturno indica que la atmósfera cerca del ecuador tiene un período de rotación de aproximadamente 10 horas y 11 minutos. Las emisiones de radio detectadas provenientes del planeta revelan que tanto el cuerpo de Saturno como su magnetosfera tienen un período de rotación de aproximadamente 10 horas, 39 minutos y 25 segundos. La diferencia de aproximadamente 28,5 minutos entre estos dos períodos sugiere que los vientos ecuatoriales en Saturno alcanzan velocidades de alrededor de 1.700 km/h.

En 1988, los científicos descubrieron una característica atmosférica peculiar en Saturno a través del análisis de las fotografías tomadas por Voyager. Alrededor del polo norte del planeta, se observó una configuración de ondas estacionarias que se repetían seis veces alrededor del planeta, lo que daba la apariencia de que las bandas de nubes, a cierta distancia del polo, formaban un hexágono gigantesco y permanente.

Magnetosfera

El campo magnético de Saturno es más débil que el de Júpiter y su magnetosfera tiene aproximadamente un tercio del tamaño de la de Júpiter. La magnetosfera de Saturno consiste en un conjunto de cinturones toroidales de radiación donde se encuentran atrapados electrones y núcleos atómicos. Estos cinturones se extienden alrededor de 2 millones de kilómetros desde el centro de Saturno y se extienden aún más en dirección opuesta al Sol, aunque el tamaño de la magnetosfera varía dependiendo de la intensidad del viento solar, que es el flujo de partículas cargadas provenientes del Sol. Tanto el viento solar como los satélites y los anillos de Saturno suministran las partículas que quedan atrapadas en los cinturones de radiación.

La sonda Voyager 1 midió un período de rotación de 10 horas, 39 minutos y 25 segundos en el interior de Saturno mientras atravesaba su magnetosfera, que gira de manera sincrónica con el interior del planeta. La magnetosfera interactúa con la ionosfera, que es la capa superior de la atmósfera de Saturno, lo que resulta en emisiones aurorales de radiación ultravioleta.

Alrededor de la órbita de Titán y extendiéndose hasta la órbita de Rea, se encuentra una enorme nube toroidal de átomos de hidrógeno neutro. Además, hay un disco de plasma compuesto principalmente de hidrógeno y posiblemente iones de oxígeno que se extiende desde más allá de la órbita de Tetis hasta casi la órbita de Titán. Este plasma gira en una sincronía casi perfecta con el campo magnético de Saturno.

Sistema de anillos

Los anillos visibles de Saturno se extienden hasta una distancia de 136.200 km desde el centro del planeta, pero en muchas regiones pueden tener solo 5 m de espesor. Se cree que están compuestos por agregados de roca, hielo de agua y gases helados, con tamaños que varían desde menos de 0,0005 cm de diámetro hasta 10 m, abarcando desde partículas de polvo hasta grandes piedras. Los instrumentos a bordo de la sonda Voyager 2 registraron más de 100.000 anillos pequeños.

La separación aparente entre los anillos A y B se conoce como la división de Cassini, en honor al astrónomo francés Jean-Dominique Cassini, quien la descubrió. Las cámaras de televisión del Voyager revelaron la presencia de cinco nuevos anillos débiles dentro de la división de Cassini. Los anchos anillos B y C parecen estar compuestos por cientos de pequeños anillos, algunos ligeramente elípticos, que exhiben variaciones ondulantes de densidad. Aún no se comprende completamente la interacción gravitacional entre los anillos y los satélites, que da lugar a estas ondas de densidad.

El anillo B se ve brillante cuando se observa desde el lado iluminado por el Sol, pero aparece oscuro desde el otro lado debido a que es lo suficientemente denso como para bloquear la mayor parte de la luz solar. Las imágenes capturadas por el Voyager también revelaron configuraciones radiales dentro de este anillo. Las observaciones realizadas por la sonda Cassini permitieron el descubrimiento de un nuevo anillo dentro de los anillos E y G, y proporcionaron datos interesantes sobre la naturaleza de este último.

Satélites

Saturno cuenta con 60 satélites conocidos, cuyos diámetros van desde 3 km hasta 5.150 km. Estos satélites están compuestos principalmente por sustancias heladas, las cuales predominaron en las partes externas de la nebulosa de gas y polvo a partir de la cual se formó el Sistema Solar. Los cinco satélites más grandes que se encuentran en el interior de los anillos son Mimas, Encélado, Tetis, Dione y Rea. Estos satélites tienen una forma más o menos esférica y están compuestos principalmente por hielo de agua. En algunos casos, el material rocoso puede representar hasta el 40% de la masa de Dione. Las superficies de estos cinco satélites presentan cráteres producidos por impactos de meteoritos.

Encélado se destaca por tener una superficie más lisa en comparación con los otros satélites, y la zona con menos cráteres se estima que tiene una edad de algunos cientos de millones de años. La sonda Cassini detectó géiseres de hielo y agua en el polo sur de este satélite, lo que sugiere la existencia de actividad volcánica y la emisión de partículas que alimentan el anillo E, el cual se encuentra muy cerca de la órbita de Encélado.

Mimas, por su parte, presenta una superficie irregular con un cráter cuyo diámetro es aproximadamente un tercio del diámetro total del satélite. Tetis cuenta con un gran cráter y un valle de 100 km de ancho que se extiende por más de 2.000 km a través de su superficie. Tanto Dione como Rea presentan pequeñas bandas brillantes en sus superficies, las cuales son altamente reflectantes. Algunos científicos sugieren que estas bandas podrían haber sido causadas por hielos expulsados de cráteres debido a impactos de meteoritos, o bien por hielo puro proveniente del interior de los satélites.

Correcto, además de los satélites principales, se han descubierto varios satélites pequeños fuera del anillo A, así como cerca de los anillos F y G de Saturno. También se han encontrado dos satélites troyanos de Tetis y otros dos de Dione. El término "troyano" se utiliza para describir cuerpos celestes, ya sean satélites o asteroides, que se encuentran en regiones de estabilidad que preceden o siguen a un cuerpo en su órbita alrededor del Sol o de un planeta, en este caso, Saturno.

Los satélites externos, como Hiperión y Jápeto, también están compuestos principalmente por hielo de agua. Jápeto tiene una región muy oscura que contrasta con la mayor parte de su superficie, que es brillante. Esta diferencia de brillo y la rotación del satélite son las causas de las variaciones de brillo que fueron observadas por Cassini en 1671.

El satélite Febe es muy oscuro, reflejando solo un 6% de la luz solar, y se estima que tiene un diámetro de aproximadamente 220 km. Se mueve en una órbita retrógrada muy inclinada hacia el ecuador de Saturno. Es muy probable que Febe sea un cometa capturado por el campo gravitatorio del planeta.

Titán, la luna más grande de Saturno, orbita entre los satélites interiores y exteriores del planeta. Tiene un diámetro de aproximadamente 5.150 km, lo que la hace incluso más grande que el planeta Mercurio. Sin embargo, debido a su densa niebla anaranjada, su superficie no es fácilmente visible, lo que dificulta la determinación precisa de su diámetro.

La atmósfera de Titán es bastante densa, con un espesor de alrededor de 300 km. Está compuesta principalmente de nitrógeno, pero también contiene trazas de metano, etano, acetileno, etileno, cianuro de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. En la superficie de Titán, la temperatura es extremadamente fría, alrededor de -182 °C. El metano y el etano pueden existir en forma de lluvia, nieve, hielo o vapor en esta luna.

Se cree que el interior de Titán está compuesto principalmente de hielo de agua y rocas en proporciones similares. No se han detectado campos magnéticos en Titán. El hemisferio sur de la luna es ligeramente más brillante que el resto, y se puede observar un anillo oscuro en la región del polo norte.

En marzo de 2006, un grupo de científicos descubrió un nuevo tipo de pequeños satélites inmersos en los anillos de Saturno. Estos satélites, con un diámetro de aproximadamente 100 m, fueron detectados indirectamente a través de fotografías de alta resolución tomadas por la sonda Cassini en julio de 2004. Los científicos observaron los efectos de la presencia de estos satélites en el material del anillo, creando huecos con forma de hélice. Se estima que puede haber alrededor de 10 millones de estos cuerpos en un solo anillo, y este descubrimiento ayudará a mejorar nuestra comprensión sobre el origen de los anillos de Saturno.