Saturno: el sexto planeta, gigante gaseoso con anillos y 82 lunas

Saturno es un esferoide oblato, lo que significa que está aplanado en los polos y se hincha alrededor de su ecuador. El diámetro ecuatorial del planeta es de 120.536 km, mientras que su diámetro polar (la distancia del polo norte al polo sur) es de 108.728 km; una diferencia del 9%. Saturno tiene una forma aplanada debido a su rotación muy rápida, una vez cada 10,8 horas.

Saturno es el único planeta del Sistema Solar que es menos denso que el agua. Aunque el núcleo del planeta es muy denso, tiene una atmósfera gaseosa, por lo que la densidad específica media del planeta es de 0,69 g/cm³ . Esto significa que si se pudiera colocar a Saturno en una gran piscina de agua, flotaría.

Atmósfera

La parte exterior de la atmósfera de Saturno está compuesta por un 96% de hidrógeno, un 3% de helio, un 0,4% de metano y un 0,01% de amoníaco. También hay cantidades muy pequeñas de acetileno, etano y fosfina.

Las nubes de Saturno muestran un patrón de bandas, como las bandas de nubes que se ven en Júpiter. Las nubes de Saturno son mucho más tenues y las bandas son más amplias en el ecuador. La capa de nubes más baja de Saturno está formada por hielo de agua y tiene unos 10 km de espesor. La temperatura aquí es bastante baja, de 250 K (-10°F, -23°C). Sin embargo, los científicos no se ponen de acuerdo al respecto. La capa superior, de unos 77 km (48 mi) de grosor, está formada por hielo de hidrosulfuro de amonio, y por encima hay una capa de nubes de hielo de amoníaco de 80 km (50 mi) de grosor. La capa más alta está formada por gases de hidrógeno y helio, que se extiende entre 200 km (124 mi) y 270 km (168 mi) por encima de las cimas de las nubes de agua. También se sabe que en Saturno se forman auroras en la mesosfera. La temperatura en las cimas de las nubes de Saturno es extremadamente baja, de 98 K (-283 °F, -175 °C). Las temperaturas en las capas interiores son mucho más elevadas que las exteriores debido al calor producido por el interior de Saturno. Los vientos de Saturno son de los más rápidos del Sistema Solar, alcanzando los 1.800 km/h, diez veces más rápidos que los vientos de la Tierra.

Tormentas y manchas

También se sabe que la atmósfera de Saturno forma nubes de forma ovalada, similares a las manchas más claras que se ven en Júpiter. Estas manchas ovaladas son tormentas ciclónicas, igual que los ciclones que se ven en la Tierra. En 1990, el telescopio espacial Hubble encontró una nube blanca muy grande cerca del ecuador de Saturno. Las tormentas como la de 1990 se conocen como Grandes manchas blancas. Estas tormentas únicas sólo existen durante un corto periodo de tiempo y sólo se producen cada 30 años terrestres, en la época del solsticio de verano en el hemisferio norte. También se encontraron Grandes Manchas Blancas en 1876, 1903, 1933 y 1960. Si este ciclo continúa, se formará otra tormenta aproximadamente en 2020.

La nave espacial Voyager 1 encontró un patrón de nubes hexagonales cerca del polo norte de Saturno, a unos 78°N. La sonda Cassini-Huygens lo confirmó posteriormente en 2006. A diferencia del polo norte, el polo sur no muestra ningún rasgo nuboso hexagonal. La sonda también descubrió una tormenta similar a un huracán encerrada en el polo sur que mostraba claramente una pared ocular. Hasta este descubrimiento, las paredes oculares sólo se habían visto en la Tierra.

Interior

El interior de Saturno es similar al de Júpiter. Tiene un pequeño núcleo rocoso del tamaño de la Tierra en su centro. Es muy caliente; su temperatura alcanza los 15.000 K (26.540 °F (14.727 °C)). Saturno es tan caliente que expulsa al espacio más energía calorífica de la que recibe del Sol. Por encima de él hay una capa más gruesa de hidrógeno metálico, a unos 30.000 km (18.641 mi) de profundidad. Por encima de esa capa hay una región de hidrógeno líquido y helio. El núcleo es pesado, con entre 9 y 22 veces más masa que el núcleo de la Tierra.

Campo magnético

Saturno tiene un campo magnético natural más débil que el de Júpiter. Al igual que el de la Tierra, el campo de Saturno es un dipolo magnético. El campo de Saturno es único porque es perfectamente simétrico, a diferencia de cualquier otro planeta conocido. Esto significa que el campo está exactamente en línea con el eje del planeta. Saturno genera ondas de radio, pero son demasiado débiles para ser detectadas desde la Tierra. La luna Titán orbita en la parte exterior del campo magnético de Saturno y emite plasma al campo a partir de las partículas ionizadas de la atmósfera de Titán.

La distancia media de Saturno al Sol es de más de 1.400.000.000 km, unas nueve veces la distancia de la Tierra al Sol. Saturno tarda 10.759 días, o unos 29,8 años, en orbitar alrededor del Sol. Esto se conoce como el periodo orbital de Saturno.

La Voyager 1 midió la rotación de Saturno en 10 horas y 14 minutos en el ecuador, 10 horas y 40 minutos más cerca de los polos y 10 horas y 39 minutos y 24 segundos en el interior del planeta. Esto se conoce como su periodo de rotación.

Cassini midió la rotación de Saturno en 10 horas 45 minutos 45 segundos ± 36 segundos. Esto es unos seis minutos, o un uno por ciento, más largo que el periodo de rotación medido por las naves Voyager 1 y Voyager 2, que pasaron por Saturno en 1980 y 1981.

El periodo de rotación de Saturno se calcula mediante la velocidad de rotación de las ondas de radio emitidas por el planeta. La nave espacial Cassini-Huygens descubrió que las ondas de radio se ralentizaban, lo que sugiere que el periodo de rotación aumentó. Como los científicos no creen que la rotación de Saturno se esté ralentizando realmente, la explicación puede estar en el campo magnético que provoca las ondas de radio.

Saturno es más conocido por sus anillos planetarios, que son fáciles de ver con un telescopio. Hay siete anillos con nombre: anillos A, B, C, D, E, F y G. Fueron nombrados en el orden en que fueron descubiertos, que es diferente a su orden desde el planeta. Desde el planeta los anillos son: D, C, B, A, F, G y E.

Los científicos creen que los anillos son el material que quedó después de que una luna se rompiera. Una nueva idea dice que se trataba de una luna muy grande, la mayor parte de la cual se estrelló contra el planeta. Esto dejó una gran cantidad de hielo para formar los anillos, y también algunas de las lunas, como Encélado, que se cree que están hechas de hielo.

Historia

Los anillos fueron descubiertos por primera vez por Galileo Galilei en 1610, utilizando su telescopio. A Galileo no le parecieron anillos, por lo que los llamó "asas". Pensó que Saturno era tres planetas separados que casi se tocaban entre sí. En 1612, cuando los anillos estaban de cara a la Tierra, los anillos desaparecieron, y volvieron a aparecer en 1613, confundiendo aún más a Galileo. En 1655, Christiaan Huygens fue la primera persona que reconoció que Saturno estaba rodeado de anillos. Utilizando un telescopio mucho más potente que el de Galilei, observó que Saturno "está rodeado por un anillo delgado y plano, que no se toca en ninguna parte...". En 1675, Giovanni Domenico Cassini descubrió que los anillos del planeta estaban en realidad formados por anillos más pequeños con huecos. La brecha de anillos más grande se denominó más tarde la División de Cassini. En 1859, James Clerk Maxwell demostró que los anillos no pueden ser sólidos, sino que están formados por pequeñas partículas, cada una de las cuales orbita alrededor de Saturno por sí misma, ya que de lo contrario se volvería inestable o se rompería. James Keeler estudió los anillos con un espectroscopio en 1895, lo que demostró la teoría de Maxwell.

Características físicas

Los anillos oscilan entre 6.630 km y 120.700 km por encima del ecuador del planeta. Mientras que la circunferencia ecuatorial de Saturno es de 378.675 km (235.298 millas).Como demostró Maxwell, aunque los anillos parecen sólidos e intactos cuando se ven desde arriba, los anillos están hechos de pequeñas partículas de roca y hielo. Sólo tienen unos 10 m de grosor; están hechos de roca de sílice, óxido de hierro y partículas de hielo. Las partículas más pequeñas son sólo motas de polvo mientras que las más grandes tienen el tamaño de una casa. Los anillos C y D también parecen tener un "oleaje", como las olas en el agua. Estas grandes olas tienen 500 m de altura, pero se mueven lentamente a unos 250 m cada día. Algunos científicos creen que la ola está causada por las lunas de Saturno. Otra idea es que las olas fueron hechas por un cometa que chocó con Saturno en 1983 o 1984.

Las mayores brechas en los anillos son la División Cassini y la División Encke, ambas visibles desde la Tierra. La División Cassini es la más grande, ya que mide 4.800 km (2.983 mi) de ancho. Sin embargo, cuando las naves espaciales Voyager visitaron Saturno en 1980, descubrieron que los anillos son una estructura compleja, formada por miles de finos huecos y anillos. Los científicos creen que esto se debe a la fuerza gravitatoria de algunas de las lunas de Saturno. La pequeña luna Pan orbita dentro de los anillos de Saturno, creando una brecha dentro de los anillos. Otros anillos mantienen su estructura debido a la fuerza gravitatoria de los satélites pastores, como Prometeo y Pandora. Otros huecos se forman debido a la fuerza gravitatoria de una gran luna más lejana. La luna Mimas es la responsable de despejar la brecha de Cassini.

Datos recientes de la nave espacial Cassini han demostrado que los anillos tienen su propia atmósfera, libre de la del planeta. La atmósfera de los anillos está formada por gas oxígeno, y se produce cuando la luz ultravioleta del Sol rompe el hielo de agua de los anillos. También se produce una reacción química entre la luz ultravioleta y las moléculas de agua, creando gas hidrógeno. Las atmósferas de oxígeno e hidrógeno alrededor de los anillos están muy espaciadas. Además de oxígeno e hidrógeno gaseoso, los anillos tienen una fina atmósfera de hidróxido. Este anión fue descubierto por el telescopio espacial Hubble.

Radios

La sonda espacial Voyager descubrió rasgos con forma de rayos, llamados radios. Estos también fueron vistos posteriormente por el telescopio Hubble. La sonda Cassini fotografió los radios en 2005. Se ven como oscuros cuando están bajo la luz del sol, y parecen claros cuando están contra el lado no iluminado. Al principio se pensó que los radios estaban formados por partículas de polvo microscópicas, pero nuevas pruebas demuestran que están hechos de hielo. Giran al mismo tiempo que la magnetosfera del planeta, por lo que se cree que tienen una conexión con el electromagnetismo. Sin embargo, aún se desconoce la causa de la formación de los radios. Parecen ser estacionales, desapareciendo durante el solsticio y apareciendo de nuevo durante el equinoccio.

Saturno tiene 53 lunas con nombre, y otras 29 que aún se están estudiando. Muchas de las lunas son muy pequeñas: 33 tienen menos de 10 km de diámetro y 13 lunas tienen menos de 50 km. Siete lunas son lo suficientemente grandes como para ser una esfera casi perfecta provocada por su propia gravitación. Estas lunas son Titán, Rea, Iapetus, Dione, Tetis, Encélado y Mimas. Titán es la luna más grande, mayor que el planeta Mercurio, y es la única luna del Sistema Solar que tiene una atmósfera densa y espesa. Hiperión y Febe son las siguientes lunas más grandes, de más de 200 km de diámetro.

En diciembre de 2004 y enero de 2005, un satélite artificial llamado sonda Cassini-Huygens tomó muchas fotos cercanas de Titán. Una parte de este satélite, conocida como la sonda Huygens, aterrizó entonces en Titán, en tierra firme. Llamada así en honor al astrónomo holandés Christiaan Huygens, fue la primera nave espacial en aterrizar en el Sistema Solar exterior. La sonda fue diseñada para flotar en caso de aterrizar en líquido. Sus baterías duraron unas 3 horas antes de morir. Encélado, la sexta luna más grande, tiene unos 500 km de diámetro. Es uno de los pocos objetos del sistema solar exterior que muestra actividad volcánica. En 2011, los científicos descubrieron un vínculo eléctrico entre Saturno y Encélado. Esto se debe a que las partículas ionizadas de los volcanes de la pequeña luna interactúan con los campos magnéticos de Saturno. Interacciones similares causan las auroras boreales en la Tierra.

Saturno fue explorado por primera vez por la nave espacial Pioneer 11 en septiembre de 1979. Voló hasta 20.000 km por encima de las cimas de las nubes del planeta. Tomó fotografías del planeta y de algunas de sus lunas, pero con poca resolución. Descubrió un nuevo y delgado anillo llamado anillo F. También descubrió que los huecos oscuros del anillo aparecen brillantes cuando se miran hacia el Sol, lo que demuestra que los huecos no están vacíos de material. La nave espacial midió la temperatura de la luna Titán.

En noviembre de 1980, la Voyager 1 visitó Saturno y tomó fotografías de mayor resolución del planeta, los anillos y las lunas. Estas fotos pudieron mostrar las características de la superficie de las lunas. La Voyager 1 se acercó a Titán y obtuvo mucha información sobre su atmósfera. En agosto de 1981, la Voyager 2 siguió estudiando el planeta. Las fotos tomadas por la sonda espacial mostraron que se estaban produciendo cambios en los anillos y en la atmósfera. La nave Voyager descubrió una serie de lunas que orbitaban cerca de los anillos de Saturno, además de descubrir nuevas brechas en los anillos.

El 1 de julio de 2004, la sonda Cassini-Huygens entró en órbita alrededor de Saturno. Antes de eso, voló cerca de Febe, tomando fotos de muy alta resolución de su superficie y recogiendo datos. El 25 de diciembre de 2004, la sonda Huygens se separó de la sonda Cassini para descender hacia la superficie de Titán y aterrizar allí el 14 de enero de 2005. Aterrizó en una superficie seca, pero descubrió que existen grandes masas de líquido en la luna. La sonda Cassini siguió recogiendo datos de Titán y de varias lunas heladas. Encontró pruebas de que la luna Encélado tenía agua brotando de sus géiseres. Cassini también demostró, en julio de 2006, que Titán tenía lagos de hidrocarburos, situados cerca de su polo norte. En marzo de 2007, descubrió un gran lago de hidrocarburos del tamaño del Mar Caspio cerca de su polo norte.

Cassini observó la aparición de rayos en Saturno desde principios de 2005. La potencia de los relámpagos se midió como 1.000 veces más potente que la de los relámpagos en la Tierra. Los astrónomos creen que los relámpagos observados en Saturno son los más fuertes jamás vistos.

• Lista de planetas