Saturno es el sexto planeta desde el Sol, con los anillos planetarios más grandes del Sistema Solar. Es el segundo planeta más grande después de Júpiter, y recientemente, con el descubrimiento de muchas otras lunas, superó el número de lunas de Júpiter y ahora se considera el planeta con los satélites más numerosos.
Saturno, también conocido como el «Planeta Anillado», ha sido observado desde la antigüedad por diferentes culturas alrededor del mundo. Debido a esto, no se le puede atribuir a nadie el haber descubierto el planeta por primera vez. Aunque es el más distante de los planetas visibles, todavía puede ser visto a simple vista.
La primera observación con telescopio fue realizada por Galileo Galilei en 1610. Debido al crudo telescopio disponible en ese momento, Galileo no pudo observar los anillos de Saturno. Pensó que el planeta estaba rodeado muy de cerca por dos lunas, pero cuando miró de nuevo, los objetos desaparecieron. Después de un par de años, las observaciones hechas por Christiaan Huygens en 1659, dilucidaron el misterio, concluyendo que de hecho, los objetos eran un sistema de anillos que rodeaba a Saturno.
Debido a la lenta órbita del planeta alrededor del sol, se asociaba con el tiempo, y debido a su brillo dorado, también se asociaba con la riqueza. Así, fue nombrado en honor al dios romano de la riqueza y la agricultura Saturno, que es el equivalente del dios griego del tiempo, Cronos.
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Formación
Saturno se formó junto con el resto del sistema solar hace unos 4.500 millones de años. La gravedad juntó el gas y el polvo y así se creó el gigante gaseoso. Hace unos 4.000 millones de años, Saturno se asentó en su posición actual en el sistema solar exterior. Al igual que Júpiter, Saturno está hecho principalmente de hidrógeno y helio, los mismos dos componentes principales que componen el Sol.
Distancia, tamaño y masa
Saturno está unas 9,5 veces más lejos del Sol que la Tierra. A una distancia de 9,6 UA del Sol y 10,6 UA de la Tierra, es el sexto planeta más distante.
La luz tarda aproximadamente 1 hora y 29 minutos en viajar desde Saturno y luego llegar a la Tierra. Es el segundo planeta más grande del Sistema Solar, con un radio de 58.232 km o 36.183 millas, unas nueve veces el de la Tierra y un diámetro de 120.536 km o 74.897 millas, casi 9,5 veces mayor que el diámetro de la Tierra.
La superficie es unas 83 veces mayor que nuestro planeta, y la masa de Saturno es unas 95 veces mayor.
Aunque el volumen de Saturno es unas 764 veces el de la Tierra, es el planeta menos denso del sistema solar. La Tierra es 8 veces más densa que Saturno, y si tuviera una superficie, la gravedad sería similar. Se ha estimado que la densidad de Saturno es de unos 0,687 g/cm3, menos densa que el agua debido a su composición gaseosa.
Orbita y rotación
Saturno tiene el segundo día más corto del sistema solar, completando una rotación bastante rápida, en unas 10,6 horas. Sin embargo, su órbita alrededor del Sol es lenta, completando un viaje alrededor del Sol o un año, en unos 29,5 años terrestres. Su velocidad orbital media es de unos 9,68 km/s.
La órbita elíptica de Saturno está inclinada 2,48° con respecto al plano orbital de la Tierra. Las distancias perihelio y aphelio son, respectivamente, 9,195 y 9,957 UA, en promedio.
Inclinación axial
Debido a la inclinación axial de Saturno de 26,73 grados, similar a la de la Tierra, los hemisferios sur y norte se calientan de manera diferente, causando variaciones de temperatura estacionales. Muchas de estas variaciones de temperatura son horizontales.
Estructura
Predominantemente compuesto de hidrógeno y helio, la densidad de Saturno es la más baja de todos los planetas del Sistema Solar, no teniendo una verdadera superficie como Júpiter, Urano y Neptuno.
Tiene un núcleo denso en el centro, compuesto de agua, hielo y materiales rocosos, pero no tiene una masa de tierra real. Se cree que el núcleo es similar al de Júpiter, rocoso, envuelto por una capa líquida de hidrógeno metálico y una capa de hidrógeno molecular con trazas de varios hielos.
El interior es muy caliente en el núcleo – 12.000 K / 11.700 °C – e irradia al espacio 2,5 veces la cantidad de energía que produce que la que recibe del Sol. Se estima que la masa del núcleo es unas 9-22 veces mayor que la de la Tierra. Esto daría como resultado un diámetro de 25.000 km/15.534 mi o casi dos veces el tamaño de la Tierra.
La gruesa capa líquida de hidrógeno metálico seguida de una capa líquida de hidrógeno molecular saturado de helio se transforma gradualmente en un gas a medida que aumenta la altitud. La capa más externa se extiende a lo largo de 1.000 km y está compuesta por gas.
Atmósfera
Cubierta de nubes que aparecen como rayas tenues, chorros de agua y tormentas, la atmósfera superior de Saturno se caracteriza por vientos que pueden alcanzar hasta 1.600 pies / 500 metros por segundo.
La presión de la atmósfera es lo suficientemente fuerte como para exprimir el gas hasta convertirlo en líquido. La temperatura de la atmósfera superior de Saturno es en promedio de unos -175C (-285F), bastante fría para un gigante gaseoso, mientras que por debajo de las nubes se calienta considerablemente.
La atmósfera está compuesta de amoníaco, hidrosulfuro de amoníaco y agua que influyen en el colorido aspecto del planeta, de un amarillo pardo. La atmósfera exterior de Saturno contiene 96,3% de hidrógeno molecular y 3,25% de helio en volumen.
La Gran Mancha Blanca de Saturno está compuesta por muchas tormentas periódicas lo suficientemente grandes como para ser vistas desde la Tierra a través de un telescopio. Son de varios kilómetros de ancho y rodean el planeta, ocurriendo una vez aproximadamente cada año saturniano – cada 30 años terrestres. Se predice que la Gran Mancha Blanca volverá a ocurrir en 2020 durante el solsticio de verano del hemisferio norte.
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. 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 caliente de Saturno.
Vórtice del Polo Norte
Un patrón de ondas hexagonales persistentes alrededor del vórtice polar norte en la atmósfera a unos 78°N fue notado por primera vez en las imágenes del Voyager. Los lados del hexágono tienen cada uno unos 13.800 Km. de largo, que es más largo que el diámetro de la Tierra.
Toda la estructura rota con un período de 10 horas a 39 minutos, que es el mismo período que el de las espeluznantes emisiones de radio de los planetas. También se supone que es igual al período de rotación del interior de Saturno.
Vórtice del Polo Sur
La imagen del telescopio espacial Hubble de la región del Polo Sur indica la presencia de una corriente de chorro, sin embargo no hay un fuerte vórtice polar ni ninguna onda estacionaria hexagonal.
Más tarde, la nave espacial Cassini observó una tormenta parecida a un huracán encerrada en el Polo Sur, que tenía una pared ocular claramente definida. Las nubes de la pared ocular no se habían visto en ningún otro planeta excepto en la Tierra. Se cree que la tormenta del Polo Sur puede haber estado presente durante miles de millones de años. Este vórtice sur es comparable al tamaño de la Tierra con vientos que soplan a velocidades de 500/km – 310/mi – por hora.
Magnetosfera
Saturno tiene un campo magnético intrínseco que tiene una forma simple y simétrica, un dipolo magnético. Su fuerza en el ecuador es de aproximadamente 0,2 gauss / 20 µT – aproximadamente una vigésima parte de la del campo alrededor de Júpiter. Es ligeramente más débil que el campo magnético de la Tierra.
Se cree que el campo magnético de Saturno se genera de forma similar al de Júpiter: por corrientes en la capa líquida de hidrógeno metálico llamada dinamo de hidrógeno metálico. La luna de Saturno, Titán, orbita dentro de la parte exterior de la magnetosfera y contribuye con plasma de las partículas ionizadas de la atmósfera exterior de Titán. La magnetosfera también produce auroras.
Lunas
Saturno es ahora el «rey de las lunas» en el Sistema Solar, teniendo un total de 82 satélites confirmados y diversos que van desde un par de metros hasta varios cientos de kilómetros.
Se ha confirmado que las órbitas de estas 82 lunas no están incrustadas en sus anillos. Sólo 13 de estos satélites tienen diámetros superiores a 50 km/31 mi – así como densos anillos que contienen millones de lunetas incrustadas e innumerables partículas de anillos más pequeños. Sólo 7 de estas lunas son lo suficientemente grandes como para haber colapsado en una forma elipsoidal relajada, aunque sólo una o dos, Titán y posiblemente Rea, están actualmente en equilibrio hidrostático. Por el momento, no todas las lunas han sido nombradas.
Los satélites regulares
De las 82 lunas, sólo 24 son satélites regulares. Esto significa que tienen órbitas progresivas no muy inclinadas al plano ecuatorial de Saturno. Incluyen los 7 satélites principales, 4 lunas pequeñas que existen en una órbita troyana con lunas más grandes, 2 lunas co-orbitales mutuamente y 2 que actúan como lunas de Sheppard del Anillo F de Saturno.
Otros dos satélites regulares conocidos orbitan dentro de los huecos de los anillos de Saturno, mientras que Hyperion está bloqueado en resonancia con Titán, la mayor luna de Saturno. Las restantes lunas regulares orbitan cerca del borde exterior del Anillo A, dentro del Anillo G, y entre las lunas mayores Mimas y Encélado. Estos satélites regulares suelen ser nombrados en honor a los Titanes u otras figuras asociadas al mitológico Saturno.
Satélites irregulares
De las 82 lunas, las 58 restantes son lunas irregulares con diámetros que van de 4 a 213 km – 2,4 a 132 mi. Tienen órbitas mucho más alejadas de Saturno, inclinaciones altas, y están mezcladas entre movimientos progrados y retrógrados. Se cree que estas lunas son en realidad planetas menores capturados, o restos de la desintegración de tales cuerpos después de haber sido capturados, creando familias colisionadas.
Estos satélites irregulares han sido clasificados por sus características orbitales en los grupos inuit, nórdico y galo, y sus nombres son elegidos de las mitologías correspondientes. La mayor luna irregular conocida es Febe, la novena luna de Saturno, descubierta a finales del siglo XIX.
Las principales lunas
Saturno tiene siete satélites principales, uno de los cuales es aún más grande que el planeta Mercurio.
Titán
Titán es la primera luna descubierta de Saturno. Fue descubierta en 1655 por el astrónomo Christiaan Huygens. Es la luna más grande de Saturno y la segunda más grande del Sistema Solar.
Tiene un radio de alrededor de 2.575 km y un diámetro de 5.149 km. Es más grande en tamaño que el planeta Mercurio, pero sólo un 40% más masiva. Titán es 50% más grande que la luna de la Tierra y 80% más masiva. Es casi tan ancho como el estado de Canadá.
Aunque es la segunda en tamaño después de la luna de Júpiter, Ganímedes, Titán es la única luna del Sistema Solar con nubes y una atmósfera densa con claras evidencias de cuerpos estables de líquido de superficie.
La luna está compuesta principalmente de hielo y material rocoso, con un núcleo rocoso en el centro rodeado por varias capas de hielo, y una capa subsuperficial de agua líquida rica en amoníaco. La atmósfera está compuesta en gran parte por nubes de nitrógeno, metano y etano con smog orgánico rico en nitrógeno. Las características climáticas incluyen el viento y la lluvia que crean características similares a las de la Tierra, como dunas, ríos, lagos, mares y deltas.
Orbita alrededor de Saturno una vez cada 15 días y 22 horas y se encuentra enlazado con su planeta padre, sólo un lado de su cara está dirigido hacia Saturno, permanentemente. El pequeño satélite de forma irregular Hyperion está bloqueado en una resonancia orbital 3:4 con Titán.
El análisis del nitrógeno atmosférico de Titán sugirió que posiblemente haya sido obtenido de un material similar al encontrado en la nube de Oort y no de fuentes presentes durante la co-creación de materiales alrededor de Saturno.
La temperatura de la superficie es de unos 94 K (-179,2 °C). A esta temperatura, el hielo de agua tiene una presión de vapor extremadamente baja, por lo que el poco vapor de agua presente parece estar limitado a la estratosfera. Titán recibe alrededor del 1% de la luz solar que recibe la Tierra. El metano atmosférico crea un efecto invernadero en la superficie de Titán, sin el cual Titán sería mucho más frío.
Titán es el cuerpo más distante de la Tierra que tiene una sonda espacial en su superficie. La nave espacial Huygens aterrizó en Titán en 2005. Los análisis realizados desde entonces señalan que Titán puede ser un entorno prebiótico rico en compuestos orgánicos complejos. Contiene un océano global debajo de su cáscara helada, y dentro de este océano, las condiciones son potencialmente adecuadas para la vida microbiana. Estos descubrimientos hacen de Titán un objeto muy estudiado, y ya se están planeando futuras misiones.
Hyperion
Es la primera luna no redonda que se descubre en el Sistema Solar. Fue descubierta en 1848 por William Bond, George Bond y William Lassell. Su forma irregular, su rotación caótica y su apariencia de esponja la convierten en un objeto muy único.
Lleva el nombre del dios Titán de la vigilancia y la observación, el hermano mayor de Cronos. El Hyperion tiene un diámetro de unos 121,57 Km., lo que lo convierte en uno de los mayores cuerpos conocidos de forma altamente irregular en el Sistema Solar. Se cree que esta luna fue una vez parte de un cuerpo más grande que sufrió un gran impacto en el pasado.
Como la mayoría de las otras lunas, tiene una baja densidad, lo que sugiere que está compuesta en gran parte de hielo de agua y roca. La superficie está cubierta de profundos cráteres de bordes afilados que le dan un aspecto similar al de una esponja. El material oscuro llena el fondo de cada cráter. Su rotación es caótica, tambaleándose tanto que su orientación en el espacio es bastante impredecible. Junto con las lunas de Plutón Nix e Hidra, están entre las pocas lunas del Sistema Solar que rotan caóticamente.
Encélado
Encélado es la sexta luna más grande de Saturno con un diámetro de alrededor de 500 km. Fue descubierta en 1789 por William Herschel y nombrada en honor al gigante Encélado de la mitología griega.
Esta luna está cubierta en su mayor parte por hielo fresco y limpio, lo que la convierte en uno de los cuerpos más reflectantes del Sistema Solar. La temperatura de la superficie al mediodía alcanza los 198 °C, mucho más fría de lo que sería un cuerpo absorbente de luz.
Se han identificado más de 100 géiseres, junto con plumas ricas en agua, criovolcanes que disparan al espacio chorros de vapor de agua, hidrógeno molecular, otros volátiles y material sólido similares a los géiseres. Parte del vapor de agua cae a su superficie creando nieve fresca, mientras que el resto suministra la mayor parte del material que compone el sistema del Anillo E de Saturno.
Es la única luna de Saturno que es actualmente activa endógenamente, mientras que al mismo tiempo, es el cuerpo más pequeño conocido en el Sistema Solar que es geológicamente activo hoy en día.
Encélado libera gas y polvo a una velocidad de más de 100 kg/s. También puede tener agua líquida bajo su superficie sur-polar. Se cree que la fuente de energía del criovolcanismo de Encélado es su resonancia de movimiento medio 2:1 con Dione, la segunda luna interior más grande de Saturno.
Recientemente, los datos revelaron la presencia de compuestos orgánicos en los penachos de agua líquida que se disparan al espacio. Estos compuestos transportan nitrógeno y oxígeno, elementos que juegan un papel clave en la producción de aminoácidos, los bloques de construcción de las proteínas.
Tethys
Tethys es la tercera luna interior más grande de Saturno. Tiene la menor densidad de todas las lunas, lo que sugiere que está hecha principalmente de agua y una pequeña fracción de roca. Fue descubierta en 1684 por G.D. Cassini y nombrada en honor a un titán de la mitología griega.
Tiene un diámetro de alrededor de 1.060 km y una baja densidad de 0,98 g/cm3. Una pequeña cantidad de material oscuro no identificado está presente en la Luna. Es la segunda luna más brillante de Saturno y tiene muchos cráteres y está cortada por grandes fallas/graben. Un famoso cráter se llama Odiseo, con un diámetro de 400 km. Se cree que la luna se formó junto con las otras lunas regulares de la subnebulosa de Saturno – un disco de gas y polvo que rodeó a Saturno poco después de su formación. Orbita alrededor de Saturno a una distancia de casi 295.000 km.
Dione
Dione es la segunda luna interior más grande de Saturno. Tiene una mayor densidad que la geológicamente muerta Rhea, la mayor luna interior, pero menor que la de la activa Encélado.
Fue descubierta en 1684 por G.D. Cassini y nombrada en honor a un titán de la mitología griega. Orbita alrededor de Saturno con un eje semimayor y actualmente está en una resonancia orbital de movimiento medio 1:2 con la luna Encélado, completando una órbita de Saturno por cada dos órbitas completadas por Encélado.
Esta resonancia mantiene la excentricidad orbital de Encélado (0,0047), proporcionando una fuente de calor para la extensa actividad geológica de Encélado, que se muestra más dramáticamente en sus chorros criogénicos similares a los géiseres. Dione tiene un diámetro de unos 1.122 km, siendo la 15ª luna más grande del Sistema Solar, mientras que su masa es mayor que la de todas las demás lunas pequeñas juntas.
Cerca de dos tercios de la masa de Dione es agua helada, y el resto es un núcleo denso, probablemente de roca silicatada. Más información sugiere que también tiene un océano interno de agua salada líquida similar a Encélado.
Mientras que la mayor parte de la superficie de Dione es terreno antiguo con muchos cráteres, la luna también está cubierta por una extensa red de canales y lineamientos, lo que indica que en el pasado tuvo actividad tectónica global. Dione puede ser geológicamente activo incluso ahora, aunque a una escala mucho menor que el criovolcanismo de Encélado.
Rhea
Llamada así por la «madre de los dioses» en la mitología griega, Rea fue descubierta en 1672 por G.D. Cassini. Es la segunda luna más grande de Saturno y la novena más grande del Sistema Solar.
Tiene una densidad de alrededor de 1.236 g/cm3. Esta baja densidad indica que está hecha de ~25% de roca (densidad ~3,25 g/cm3) y ~75% de hielo de agua (densidad ~0,93 g/cm3). Aunque Rea es la novena luna más grande, es sólo la décima luna más masiva. Los rasgos de Rhea se parecen a los de Dione, con diferentes hemisferios delanteros y traseros, lo que sugiere una composición e historia similares. La temperatura en Rhea es de 99 K (-174 °C) en la luz directa del sol y entre 73 K (-200 °C) y 53 K (-220 °C) en la sombra.
Rhea tiene un diámetro de unos 1.528 km y una tenue atmósfera – exosfera – que consiste en oxígeno y dióxido de carbono. Es posible que Rhea también tenga un sistema de anillos tenue, lo que significa que sería la primera luna con anillos jamás descubierta, pero las observaciones continúan.
Iapetus
La tercera luna más grande de Saturno, Iapetus orbita su planeta padre a una distancia de 3,5 millones de km, con mucho la más distante de las grandes lunas de Saturno, y también tiene la mayor inclinación orbital, 15,47°.
Conocida por su inusual superficie de dos tonos, fue descubierta en 1671 por G.D. Cassini y nombrada en honor a un titán de la mitología griega. Está cerrada por mareas, manteniendo siempre la misma cara hacia Saturno y tiene un diámetro de alrededor de 1.436 km / 892 mi. Debido a su apariencia, es apodado el yin-yang del sistema solar.
También tiene una baja densidad, lo que indica que está compuesto principalmente de hielo y materiales rocosos. No es ni esférico ni elipsoide, pero tiene una cintura abultada y polos aplastados. Esta singular cresta ecuatorial es tan alta que puede ser vista desde la distancia. La cresta ecuatorial se extiende a lo largo del centro de la región de Cassini, de unos 1.300 km de largo, 20 km de ancho y 13 km de alto.
No se entiende bien cómo se creó esta cresta ni por qué Iapetus tiene una órbita tan caótica, pero en general, se cree que las colisiones son la causa. La coloración de dos tonos se atribuye a menudo a Febe, una luna más pequeña que orbita alrededor de Saturno. Phoebe es muy oscura y emite corrientes de partículas debido a la radiación del Sol y a colisiones menores.
Estas partículas se acumulan en un lado de Iapetus mientras que el otro permanece blanco debido a las diferencias de temperatura.
Anillos planetarios
Las lunas de Saturno también juegan un papel en el sistema de anillos del planeta. El sistema de anillos de Saturno es el más grande y complejo de todo el Sistema Solar. Están hechos de hielo y restos de roca de cometas, asteroides y lunas.
Estas partículas varían en tamaño desde ser tan pequeñas como el polvo hasta tan grandes como las casas, o incluso las montañas. El sistema de anillos está dividido en 7 grupos de anillos: Anillo D, anillo C, anillo B, anillo A, anillo F, anillo G y anillo E.
Juntos, son tan anchos como 4,5 Tierras pero sólo unos dos tercios de una milla de espesor. Los anillos pueden extenderse hasta 282.000 km del planeta. Permanecen intactos y en camino debido a las lunas más pequeñas de Saturno. Estas lunas de pastoreo orbitan entre los anillos y usan su gravedad para dar forma al material de los anillos en caminos circulares.
Habitabilidad de la vida
Como no tiene una verdadera superficie, sino más bien fluidos arremolinados, no es propicio para la vida tal como la conocemos. Las lunas de Saturno, sin embargo, respectivamente Titán y Encélado, tienen océanos internos que podrían albergar vida.
Planes futuros para Saturno
Se ha descubierto mucho de Saturno, y aún queda mucho por descubrir. En este momento, ya que sus lunas, Titán y Encélado, tienen mayores posibilidades de contener vida o ser algo más hospitalarias que Saturno y el resto de sus lunas, la mayor parte de nuestra atención se dirige hacia ellas. Las condiciones en Titán podrían llegar a ser mucho más habitables en un futuro lejano, ya que una misión de este tipo llamada Libélula se lanzará en 2026, consistente en un gran dron alimentado por un RTG, para volar en la atmósfera de Titán.
El propósito de esta misión es estudiar hasta qué punto la química prebiótica puede haber progresado. Es posible que Encélado también pueda ser objeto de más observaciones.