Saturno

Saturno orbita alrededor del sol a una distancia de 886 millones de millas (1.400 millones de kilómetros). A una distancia tan grande de la principal fuente de calor en el sistema solar , Saturno experimenta temperaturas gélidas en su atmósfera superior que pueden descender hasta menos 292 grados Fahrenheit (menos 180 grados Celsius). Saturno es quizás la vista más brillante del sistema solar. Incluso con un telescopio pequeño, puedes ver los anillos de Saturno envueltos alrededor del gigante gaseoso .

Propiedades de Saturno

Suspendido contra la oscuridad del espacio, Saturno es verdaderamente un espectáculo para la vista. Saturno es el segundo planeta más grande del sistema solar por tamaño y masa. Saturno tiene 74.898 millas (120.536 kilómetros) de diámetro y es 95 veces más pesado que la Tierra. Curiosamente, Saturno posee la densidad más baja de todos los planetas del sistema solar, con una densidad incluso más baja que la del agua. Suponiendo que pudieras apagar su gravedad y encontrar una tina de agua lo suficientemente grande, Saturno realmente flotaría. Esta baja densidad se debe en gran parte al hecho de que Saturno está compuesto principalmente por elementos ligeros, hidrógeno y helio. Aproximadamente el 97% de Saturno está compuesto de hidrógeno, y el helio constituye la mayor parte del otro 3%.

Dada su distancia del sol, no sorprende que la atmósfera superior de Saturno sea extremadamente fría. Sin embargo, a medida que desciende más hacia Saturno, las temperaturas comienzan a aumentar drásticamente. Debajo de la capa superior de nubes hay una capa de hielo de agua que tiene un rango de temperatura de menos 112 grados Fahrenheit a 27 grados Fahrenheit (menos 80 grados Celsius a menos 3 grados Celsius). Cerca del núcleo de Saturno, los astrónomos predicen que las temperaturas podrían alcanzar los 21.092 grados Fahrenheit (11.700 grados Celsius). Este número es una predicción porque todavía tenemos que aventurarnos en el interior profundo de Saturno. Las diferencias de temperatura entre las capas superior e interior de Saturno crean corrientes de convección que impulsan el clima del planeta, creando tormentas que pueden crecer más que la Tierra misma.

Saturno vs. Júpiter

Al igual que Júpiter , Saturno está compuesto principalmente de hidrógeno y helio. Puede sorprender que dos planetas con tantas similitudes se vean tan diferentes entre sí. La atmósfera de Júpiter está dividida en grandes bandas distintivas que se pueden ver incluso con un telescopio pequeño. Saturno, por otro lado, parece mucho más uniforme, casi con una apariencia diluida en relación con Júpiter. Tanto Júpiter como Saturno tienen períodos de rotación rápidos, con Saturno completando una rotación cada 10 horas. Estas velocidades extremas estiran el gas en la atmósfera, creando las grandes bandas atmosféricas en Júpiter y Saturno.

Aunque Júpiter y Saturno están hechos prácticamente del mismo material, las gélidas temperaturas de Saturno crean una gruesa capa de cristales de hielo de amoníaco que se asientan sobre una capa de agua congelada y amoníaco. Júpiter también tiene estas capas en su atmósfera, son más gruesas y se extienden más profundamente en Saturno que en Júpiter. Es esta capa de amoníaco la que le da a Saturno su apariencia diluida. Muy por debajo de las cimas de las nubes de Saturno hay una capa de hidrógeno que sufre un proceso interesante. Bajo las presiones y temperaturas extremas dentro de Saturno, los átomos de hidrógeno se convierten en un fluido metálico. Como un metal, este hidrógeno metálico puede conducir electricidad. La carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético alrededor de Saturno similar al que hay alrededor de Júpiter. Debajo de esta capa de hidrógeno metálico se encuentra el núcleo de Saturno. como Júpiter, el núcleo de Saturno es su mayor misterio. Aunque Saturno probablemente comenzó su vida como un mundo rocoso, finalmente acumuló suficiente masa para capturar los elementos más livianos, hidrógeno y helio. A medida que el planeta creció a tamaños inmensos, es posible que el núcleo rocoso de Saturno se erosionara lentamente.

Historia observacional de Saturno

Saturno es el planeta más alejado del sol que es visible a simple vista, por lo que se conoce su existencia desde la antigüedad. Las primeras observaciones registradas de Saturno provienen de astrónomos babilónicos hace más de 3000 años. Los griegos y los romanos asociaron el planeta Saturno con la agricultura, y el nombre Saturno proviene del dios romano de la agricultura. Sin telescopios, las culturas antiguas no podían aprender nada sobre Saturno, y no fue hasta el siglo XVII que los astrónomos finalmente comenzaron a ver a Saturno como el mundo asombroso que es. En 1610, Galileo Galileiobservó a Saturno a través de su telescopio. El telescopio que usó Galileo era relativamente pequeño, por lo que no pudo identificar ninguna característica física del planeta. Galileo observó los anillos de Saturno, pero su telescopio era demasiado pequeño para distinguirlos como anillos. Más bien, Galileo creía que había encontrado dos lunas alargadas a cada lado de Saturno. El primer astrónomo en identificar correctamente los anillos de Saturno fue Christiaan Huygens en 1655. Además de los anillos de Saturno, Huygens también descubrió la luna más grande de Saturno, Titán. En 1675, el astrónomo Giovanni Cassini descubrió una gran brecha en los anillos de Saturno, que más tarde se llamaría División Cassini. Durante los siguientes dos siglos, los astrónomos descubrieron varias lunas más alrededor de Saturno, pero casi todo sobre Saturno seguiría siendo un misterio hasta el siglo XX.

En 1979, la nave espacial Pioneer 11 de la NASA completó el primer sobrevuelo de Saturno, ofreciendo a los científicos su primera vista de cerca de Saturno y sus anillos. Desafortunadamente, la resolución de las imágenes de Pioneer 11 era demasiado baja para discernir las características de la superficie de las lunas de Saturno. Un año después de que Pioneer 11 completara su sobrevuelo, la nave espacial Voyager 1 realizaría su sobrevuelo de Saturno. La Voyager 1 proporcionó a los científicos sus primeras imágenes de alta resolución de Saturno, sus anillos y varias de sus lunas. La Voyager 1 también completó el primer sobrevuelo de Titán, lo que confirmó la existencia de su densa atmósfera. Un año después de la Voyager 1, la Voyager 2 completó su sobrevuelo de Saturno, ofreciendo más imágenes del planeta y sus lunas. 

La misión Voyager reveló que Saturno y sus lunas albergan innumerables misterios. La NASA pronto comenzó a hacer planes para una futura misión a Saturno que enviaría una nave espacial para orbitar al gigante gaseoso durante años. En 1997, la NASA lanzó la nave espacial Cassini. Cassini llegó a Saturno en 2004 y permaneció en órbita hasta 2017, cuando la nave espacial se sumergió en la atmósfera de Saturno. La mayor parte de lo que se sabe sobre Saturno, sus anillos y sus lunas se reveló durante la misión Cassini. Los datos que proporcionó Cassini no tienen valor. 

Anillos de Saturno

Los anillos de Saturno son verdaderamente una de las vistas más hermosas e impresionantes del sistema solar. Tienen alrededor de 248,550 millas (400,000 kilómetros) de ancho pero solo 328 pies (100 metros) de espesor. Cuando Galileo observó Saturno por primera vez a través de un telescopio en 1610, supuso que estaba observando dos lunas grandes a cada lado de Saturno. Luego, en 1655, el astrónomo Christian Huygens observó a Saturno y dedujo correctamente que el planeta estaba rodeado por un anillo. Sin embargo, los primeros astrónomos creían que el anillo era sólido, y definitivamente parece así cuando se observa a través de un telescopio pequeño. El primer indicio de que los anillos no eran sólidos se produjo en 1675, cuando Giovanni Cassini descubrió una gran brecha en el anillo de Saturno, que se conoció como la división de Cassini, aunque la suposición predominante era que el anillo seguía siendo sólido.

No sería hasta 1859 que los científicos demostrarían que los anillos no podían ser sólidos. En 1859, el físico James Clerk Maxwell demostró que, bajo las leyes de la física, simplemente no podría existir un anillo sólido y uniforme alrededor de Saturno. Demostró que la gravedad de Saturno empujaría con más fuerza la sección interior del anillo que las regiones exteriores y, por lo tanto, la propia gravedad simplemente lo destrozaría. Para que exista un anillo alrededor de Saturno, debe estar compuesto por innumerables partículas, todas en órbita alrededor de Saturno. Aunque esta explicación era la más lógica y seguía las leyes de la física, no sería hasta el sobrevuelo de Saturno del Pioneer 11 en 1979 que los astrónomos obtendrían su primera vista de cerca de Saturno y sus anillos. Un año después, la Voyager 1 completaría su sobrevuelo de Saturno. Ambos sobrevuelos confirmaron sin lugar a dudas que los anillos de Saturno estaban compuestos de innumerables partículas compuestas principalmente de agua y roca. Hoy, tenemos la suerte de tener las vistas más detalladas de los anillos de Saturno, resultado de la misión Cassini, que orbitó el planeta anillado desde 2004 hasta 2017.

El sistema de anillos de Saturno se divide en varios anillos separados, los más notables de los cuales se denominan anillo D, C, B, A, F, G y E. Dentro del anillo E más externo de Saturno orbita la luna helada Encélado, que puede ser la razón por la que Saturno tiene un anillo E. A diferencia de los otros anillos, el anillo E está completamente compuesto de partículas microscópicas de hielo. Estas diminutas partículas de hielo brotaron de la superficie de Encélado, donde se han observado criovolcanes expulsando grandes cantidades de hielo al espacio. Parte del hielo vuelve a caer sobre la superficie de Encelado como una nueva capa de nieve. El resto del material cae en órbita alrededor de Saturno y forma su anillo E.

¿De dónde vienen los anillos de Saturno? ¿Qué edad tienen? ¿Y por qué ningún otro planeta de nuestro sistema solar tiene sistemas de anillos ni remotamente comparables al de Saturno? Los anillos de Saturno han sido durante mucho tiempo uno de los mayores enigmas de la astronomía. Saturno, sin embargo, no es el único planeta con anillos. De hecho, todos los gigantes gaseosos tienen sistemas de anillos, solo que ninguno es tan grande o magnífico como el de Saturno. Los astrónomos en realidad piensan que los anillos son una parte natural de la formación de los gigantes gaseosos, y es muy posible que hace miles de millones de años, los otros gigantes gaseosos tuvieran sistemas de anillos no muy diferentes a los de Saturno. Entonces, ¿qué pasó con ellos? Es probable que los anillos sean solo una característica temporal de la mayoría de los planetas. El material dentro de los anillos puede fusionarse para formar pequeñas lunas. Con el tiempo, las partículas dentro de los anillos también chocan, lo que ayuda aún más a romper los anillos.

Entonces, ¿por qué Saturno tiene los anillos que tiene, mientras que los de los otros gigantes gaseosos casi han desaparecido? Los datos de la nave espacial Cassini de la NASA han sugerido que los anillos en sí mismos pueden no ser tan antiguos. Más bien, los anillos de Saturno pueden ser una adición bastante nueva al planeta. Para determinar la edad de los anillos, los astrónomos necesitaban medir con precisión su masa. Curiosamente, existe una relación entre la masa de los anillos y su edad. Una masa más baja indica una edad más joven porque con el tiempo, los anillos se contaminarán con desechos planetarios, lo que también hará que los anillos se oscurezcan. Cassini determinó que los anillos de Saturno eran jóvenes y brillantes. Esto indica que muy pocos desechos planetarios han impactado en los anillos, lo que sugiere además que los anillos son jóvenes. Basado en datos de Cassini, Los astrónomos han estimado que los anillos de Saturno tienen entre 10 y 100 millones de años. Además, según la tasa de pérdida de material, los astrónomos estiman que los anillos se disiparán en unos 300 millones de años.

lunas de saturno

En esta sección:

• Titán
• Encelado 
• mimas
• japeto
• Hiperión

Saturno es el hogar del sistema lunar más grande del sistema solar. Se estima que hay 82 lunas en órbita alrededor de Saturno, 53 de las cuales han sido confirmadas. Titánes la más grande de las lunas de Saturno y ha sido objeto de un intenso estudio durante más de un siglo. Desde el principio se dio cuenta de que no se podían observar características superficiales en Titán, lo que llevó a algunos astrónomos a concluir con precisión que la superficie de Titán está oculta a la vista por una atmósfera densa. Esto convirtió a Titán en la primera luna que se encontró con una atmósfera comparable en densidad a la nuestra. Cómo una luna podía tener una atmósfera tan densa planteaba un misterio. Después de todo, Titán tiene una atmósfera significativamente más densa incluso que la de Marte, y Marte es significativamente más grande que Titán y, por lo tanto, debería haber mantenido una atmósfera más densa que Titán. Resulta que la atmósfera de Titán está dominada por hidrocarburos como el metano y el etano. Estos compuestos son extremadamente densos en la atmósfera de Titán debido a las gélidas temperaturas, lo que les permite seguir siendo parte de la atmósfera de Titán en lugar de escapar al espacio. Además, la atmósfera mantiene su densidad incluso bajo la débil gravedad de Titán debido al hecho de que Titán recicla activamente material de la atmósfera y viceversa. Estos ciclos naturales ayudan a mantener la atmósfera de Titán. Cuando la nave espacial Cassini llegó por primera vez a Saturno a principios de la década de 2000, los científicos desplegaron la sonda Huygens en la superficie de Titán. La misión proporcionaría a los astrónomos sus primeras vistas de cerca de la superficie de Titán, y revelaron un paisaje verdaderamente extraño pero algo familiar. Al igual que en la Tierra, los científicos encontraron evidencia clara de ríos, lagos e incluso grandes mares en Titán. Estas estructuras, sin embargo, no contienen el agua con la que estamos familiarizados en la Tierra. Bastante, las gélidas temperaturas de Titán permiten que existan hidrocarburos en forma líquida en la superficie. Los ríos de Titán no contienen agua, contienen metano líquido y etano que fluye activamente por la superficie. Más extraño aún, algunos de los hidrocarburos pueden evaporarse en la atmósfera y luego volver a precipitarse como lluvia de hidrocarburos. Literalmente llueve sobre Titán. Este proceso en Titán, a veces llamado ciclo del metano, es muy similar al ciclo del agua aquí en la Tierra.

Enceladus es una de las lunas más intrigantes de Saturno. Fue descubierto por el astrónomo William Herschel en 1789 y su hijo lo llamó Encelado. A pesar de que se conoce su existencia desde hace más de un siglo, todo sobre Encelado era un misterio hasta los sobrevuelos de la Voyager a principios de la década de 1980. Lo que los astrónomos encontraron fue un mundo diferente a todo lo que habían visto antes. La superficie de Encelado estaba cubierta de hielo, lo que convertía a Encelado en el mundo más reflectante del sistema solar. El polo sur aparentemente carecía de cráteres y se encontraron grandes grietas y fisuras en la superficie. A pesar del éxito de las misiones Voyager, aún se desconocía mucho. Por lo tanto, la NASA planeó la misión Cassini. Cassini orbitaría Saturno durante más de una década, tomando algunas de las imágenes más impresionantes del planeta anillado y sus lunas. Enceladus fue uno de los mundos más visitados por Cassini. Cassini reveló un mundo más extraño que la ciencia ficción. Durante sus frecuentes sobrevuelos de Enceladus, Cassini observó algo extraño. El Polo Sur de Encelado parecía estar expulsando algún tipo de material al espacio. Observaciones más cercanas revelaron que, de hecho, Enceladus estaba liberando cantidades masivas de vapor de agua al espacio. Esta agua estaba siendo expulsada de gigantescos géiseres ubicados alrededor del Polo Sur de Encelado. La región fue nombrada Tiger Stripes por las grandes franjas que atraviesan el Polo Sur. Los géiseres son generalmente indicadores de que un mundo es volcánicamente activo, lo que sugiere que el interior de Encelado es muy cálido. Esto fue una sorpresa, ya que los mundos diminutos como Enceladus tienden a liberar su calor al espacio con bastante rapidez. Es por eso que la mayoría de las lunas, como el nuestro, están cubiertos de cráteres y carecen de evidencia de actividad reciente. Que un mundo tan pequeño sea tan activo sugiere que Enceladus está recibiendo grandes cantidades de energía. Como el sol estaba demasiado lejos para proporcionar suficiente calor, los astrónomos miraron a Saturno. Mientras Encelado orbita alrededor de Saturno, la gravedad del gigante gaseoso atrae a la pequeña luna. Esto flexiona gradualmente a Encelado, estirando la luna cuando está lejos y comprimiéndola cuando está cerca. Esta flexión crea fricción dentro del núcleo de Enceladus, que derrite la roca del subsuelo y libera calor. Este calor derrite el hielo subterráneo para formar un océano subterráneo que podría ser diez veces más profundo que el océano más profundo de la Tierra. El cálido océano subterráneo derrite parcialmente el hielo en la superficie, creando grandes grietas y fisuras. A medida que el calor sube a la superficie, también hace que grandes cantidades de agua rompan el hielo en forma de géiseres. Parte de este vapor de agua vuelve a caer y se convierte en una capa de nieve fresca sobre Encelado. El resto del material escapa al espacio y se convierte en parte del anillo E de Saturno.

Mimas es una de las muchas lunas de Saturno, siendo la séptima luna descubierta alrededor de Saturno por William Herschel en 1789. Con un diámetro de solo 250 millas (400 kilómetros), Mimas es la luna más pequeña del sistema solar que todavía puede moldearse en una esfera bajo su propia gravedad. Sin embargo, no es completamente una esfera. Más bien, las fuerzas de marea de Saturno y otras lunas hacen que Mimas tenga una forma elíptica que es tan extrema que incluso es visible en ciertas imágenes. Al igual que nuestra luna y la mayoría de las demás, la superficie de Mimas está cubierta de cráteres de impacto, el más notable de los cuales tiene 130 km de diámetro y comprende aproximadamente un tercio de la superficie total de la luna. En relación con el tamaño de Mimas, este cráter es realmente enorme. Si se colocara un cráter de tamaño relativo en la Tierra, sería del tamaño de Australia. Mimas es una luna de densidad relativamente baja, lo que sugiere que Mimas está compuesta principalmente de hielo con cantidades más pequeñas de roca.

Hyperion es una de las lunas más extrañas de Saturno en términos de apariencia, especialmente porque se parece más a una esponja que a una luna. Hyperion tiene solo 84 millas (135 kilómetros) de diámetro y, a diferencia de la mayoría de las lunas, Hyperion no está bloqueada por mareas hacia su planeta, lo que significa que un lado no está constantemente frente a Saturno. Sin embargo, esto tampoco significa que tenga una rotación estable. Más bien, Hyperion está girando alrededor de Saturno, con una rotación tan caótica que cuando Cassini se acercó a la luna, los científicos no pudieron predecir exactamente qué lado de la luna verían. La superficie de Hiperión está cubierta de cráteres, pero tienen una apariencia única entre las lunas del sistema solar. Su apariencia de esponja es probablemente el resultado de que la luna tiene una densidad extremadamente baja. La baja densidad de Hyperion significa que cuando un asteroide impacta en la luna, comprime la superficie en lugar de expulsar material al espacio. El material que es expulsado casi nunca vuelve a caer a la superficie, creando una serie de cráteres suaves. Además, la baja densidad de Hyperion también hace que la superficie de la luna sea muy porosa y, de hecho, Hyperion es aproximadamente un 40% de espacio vacío.

Iapetus es la tercera luna más grande de Saturno. Cuando Cassini descubrió a Iapetus en 1671, notó algo interesante. Cassini se dio cuenta de que solo podía observar un lado de Iapetus, y el otro parecía demasiado oscuro para observar. Cassini dedujo correctamente que un lado de Iapetus era mucho más brillante que el otro. Cassini también dedujo correctamente que Iapetus está bloqueado por mareas con Saturno. Estas observaciones fueron confirmadas siglos después por las naves espaciales Voyager y Cassini. A menudo se ha hecho referencia a Iapetus como la luna yin-yang debido a las enormes diferencias de coloración en ambos lados de la luna. Ambos lados de Iapetus parecen mundos completamente diferentes. No hay nada como esta luna en el sistema solar. Hasta la llegada de la nave espacial Cassini, los científicos estaban desconcertados en cuanto a qué causaba que Iapetus tuviera diferencias tan grandes en apariencia. Al principio, los astrónomos pensaron que tal vez la región más oscura de Iapetus simplemente se creó cuando Iapetus pasó a través de los escombros circundantes. Debido a que la luna está bloqueada por mareas, un lado recibiría la mayor parte de la mayoría de los impactos, mientras que el otro estaría relativamente bien. Los astrónomos también propusieron el vulcanismo como mecanismo. Los volcanes de hielo podrían depositar grandes cantidades de material orgánico que hacen que un lado sea más oscuro que el otro. Más tarde resultó que ninguna de estas explicaciones era correcta. Las observaciones de la nave espacial Cassini revelaron un proceso diferente en juego. Las diferencias de coloración en Japeto significan que ambos lados de la luna absorben diferentes cantidades de luz solar. La región más oscura es más cálida mientras que la región más brillante es más fría. A medida que la región más oscura se calienta, se produce la sublimación en la que el hielo se convierte inmediatamente en estado gaseoso. Una vez en este estado, es mucho más fácil que el hielo se condense en la superficie más fría. Cuando esto ocurre, el hielo de la región más oscura se deposita en la región más brillante. Con el tiempo, este proceso creó las extrañas características de la superficie de Iapetus.