Los estudios de Saturno , uno de los cinco planetas del sistema solar , fácilmente visible a simple vista desde la Tierra (como máximo, el brillo de Saturno supera la primera magnitud ), se han realizado desde la antigüedad.
Para observar los anillos de Saturno , se necesita un telescopio con una apertura de al menos 15 mm [1] . Con una apertura del instrumento de 100 mm , son visibles un casquete polar más oscuro , una franja oscura cerca del trópico y una sombra de los anillos en el planeta. Y con una apertura de 150-200 mm , se distinguirán cuatro o cinco bandas de nubes en la atmósfera y las faltas de homogeneidad en ellas, pero su contraste será notablemente menor que el de Júpiter.
Al observar Saturno por primera vez a través de un telescopio en 1609-1610, Galileo Galilei notó que Saturno no se ve como un solo cuerpo celeste, sino como tres cuerpos que casi se tocan, y sugirió que se trata de dos grandes "compañeros" (satélites). ) de Saturno. Dos años más tarde, Galileo repitió sus observaciones y, para su asombro, no encontró "satélites" [2] .
En 1659, Huygens , utilizando un telescopio más potente, descubrió que los "compañeros" son en realidad un anillo delgado y plano que rodea el planeta y no lo toca. Huygens también descubrió la luna más grande de Saturno, Titán . Desde 1675, Cassini ha estado estudiando el planeta . Se dio cuenta de que el anillo consta de dos anillos separados por una brecha claramente visible, la brecha de Cassini , y descubrió varios satélites más grandes de Saturno: Iapetus , Tethys , Dione y Rhea [3] .
No hubo más descubrimientos significativos hasta 1789, cuando William Herschel descubrió dos satélites más: Mimas y Enceladus . Luego, un grupo de astrónomos británicos descubrió el satélite Hiperión , con una forma muy diferente a la esférica, en resonancia orbital con Titán [4] .
En 1899, William Pickering descubrió a Phoebe , que pertenece a la clase de satélites irregulares y no gira sincrónicamente con Saturno como la mayoría de los satélites. El período de su revolución alrededor del planeta es de más de 500 días, mientras que la circulación va en sentido contrario .
En 1944, Gerard Kuiper descubrió la presencia de una poderosa atmósfera en otra luna, Titán [5] [6] . Este fenómeno es único para un satélite en el sistema solar.
En la década de 1990, Saturno, sus lunas y anillos fueron estudiados repetidamente por el telescopio espacial Hubble . Las observaciones a largo plazo han proporcionado mucha información nueva que no estaba disponible para Pioneer 11 y Voyagers durante su único sobrevuelo del planeta. También se descubrieron varios satélites de Saturno y se determinó el grosor máximo de sus anillos. Durante las mediciones realizadas el 20 y 21 de noviembre de 1995, se determinó su estructura detallada [7] . Durante el período de máxima inclinación de los anillos en 2003, se obtuvieron 30 imágenes del planeta en varios rangos de longitud de onda, lo que en ese momento dio la mejor cobertura del espectro de emisión en toda la historia de las observaciones [8] . Estas imágenes permitieron a los científicos comprender mejor los procesos dinámicos que ocurren en la atmósfera y crear modelos del comportamiento estacional de la atmósfera.
Además, el Observatorio de Europa del Sur llevó a cabo observaciones a gran escala de Saturno en el período comprendido entre 2000 y 2003. Se han descubierto varios satélites pequeños e irregulares [9] .
En 1979, la estación interplanetaria automática (AMS) Pioneer 11 de EE . UU. voló cerca de Saturno por primera vez en la historia. El estudio del planeta comenzó el 2 de agosto de 1979. El acercamiento final a Saturno tuvo lugar el 1 de septiembre de 1979 [11] . Durante el vuelo, el aparato se acercó a la capa de máxima nubosidad del planeta a una distancia de 21.400 km [12] . Se obtuvieron imágenes del planeta y de algunos de sus satélites, pero su resolución no fue suficiente para ver los detalles de la superficie. Además, debido a la escasa iluminación de Saturno por parte del Sol, las imágenes eran demasiado tenues. El dispositivo también voló bajo el plano de los anillos para estudiarlos. Entre los descubrimientos estuvo el descubrimiento de un delgado anillo F. Además, se encontró que muchas áreas visibles desde la Tierra como luz eran visibles desde Pioneer 11 como oscuras, y viceversa [11] . El dispositivo también midió la temperatura de Titán. La exploración del planeta continuó hasta el 15 de septiembre, después de lo cual el dispositivo comenzó a alejarse de Saturno y el Sol [12] .
En 1980-1981, la Pioneer 11 también fue seguida por las naves espaciales estadounidenses Voyager 1 y Voyager 2 . La Voyager 1 hizo su acercamiento más cercano al planeta el 13 de noviembre de 1980, pero su exploración de Saturno comenzó tres meses antes. Durante la travesía se tomaron varias fotografías de alta resolución. Se pudo obtener una imagen de los satélites: Titan , Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea . Al mismo tiempo, el dispositivo voló cerca de Titán a una distancia de solo 6500 km , lo que permitió recopilar datos sobre su atmósfera y temperatura [13] . Se encontró que la atmósfera de Titán es tan densa que no transmite suficiente luz en el rango visible, por lo que no se pudieron obtener fotografías de los detalles de su superficie. Después de eso, el aparato abandonó el plano de la eclíptica del sistema solar para fotografiar a Saturno desde el polo [14] .
Un año después, el 25 de agosto de 1981, la Voyager 2 se acercó a Saturno. Durante su vuelo, el dispositivo realizó un estudio de la atmósfera del planeta mediante un radar. Se obtuvieron datos sobre la temperatura y la densidad de la atmósfera. Se enviaron a la Tierra unas 16.000 fotografías con observaciones. Durante los vuelos, el sistema de rotación de la cámara se atascó durante varios días y no se pudieron obtener algunas de las imágenes necesarias. Entonces el aparato, usando la fuerza de gravedad de Saturno, dio la vuelta y voló hacia Urano [14] . Además, estos dispositivos descubrieron por primera vez el campo magnético de Saturno y exploraron su magnetosfera , observaron tormentas en la atmósfera de Saturno, obtuvieron imágenes detalladas de la estructura de los anillos y averiguaron su composición. Se descubrieron la brecha de Maxwell y la brecha de Keeler en los anillos. Además, se descubrieron varios nuevos satélites del planeta cerca de los anillos.
En 1997 se lanzó a Saturno la Cassini-Huygens AMS que, tras 7 años de vuelo , llegó al sistema de Saturno el 1 de julio de 2004 y entró en órbita alrededor del planeta. Los principales objetivos de esta misión, originalmente diseñada para 4 años , eran estudiar la estructura y dinámica de anillos y satélites, así como estudiar la dinámica de la atmósfera y magnetosfera de Saturno y un estudio detallado del satélite más grande del planeta, Titán . .
Antes de entrar en órbita en junio de 2004, el AMS pasó por Phoebe y envió imágenes de alta resolución y otros datos a la Tierra. Además, el orbitador estadounidense Cassini ha pasado repetidamente por Titán. Se tomaron imágenes de grandes lagos y sus costas con un importante número de montañas e islas. Luego, una sonda europea especial " Huygens " se separó del aparato y se lanzó en paracaídas a la superficie de Titán el 14 de enero de 2005. El descenso tomó 2 horas 28 minutos . Durante el descenso, Huygens tomó muestras de la atmósfera. Según la interpretación de los datos de la sonda Huygens, la parte superior de las nubes está formada por hielo de metano y la parte inferior por metano líquido y nitrógeno [15] .
Desde principios de 2005, los científicos han estado observando la radiación proveniente de Saturno. El 23 de enero de 2006, se produjo una tormenta en Saturno, que dio lugar a un destello que fue 1000 veces más potente que la radiación ordinaria en el rango de radiofrecuencia [16] . En 2006, la NASA informó que la nave espacial había encontrado rastros evidentes de agua saliendo de los géiseres de Encelado [17] . En mayo de 2011, los científicos de la NASA afirmaron que Encelado "resultó ser el lugar más habitable del sistema solar después de la Tierra" [18] [19] .
Las fotografías tomadas por Cassini llevaron a otros descubrimientos significativos. Revelaron anillos del planeta no descubiertos previamente fuera de la principal región brillante de los anillos y dentro de los anillos G y E. Estos anillos se denominaron R/2004 S1 y R/2004 S2 [21] . Se supone que el material de estos anillos podría formarse como resultado del impacto de un meteorito o un cometa en Jano o Epimeteo [22] .
En julio de 2006, las imágenes de Cassini revelaron la presencia de un lago de hidrocarburos cerca del polo norte de Titán. Este hecho fue finalmente confirmado por imágenes adicionales en marzo de 2007 [23] . En octubre de 2006, se descubrió un huracán con un diámetro de 8000 km en el polo sur de Saturno [24] .
En octubre de 2008, Cassini transmitió imágenes del hemisferio norte del planeta. Desde 2004, cuando Cassini voló hacia ella, ha habido cambios notables y ahora está pintada en colores inusuales. Las razones de esto aún no están claras. Se supone que el reciente cambio de colores está asociado al cambio de estaciones. Desde 2004 hasta el 2 de noviembre de 2009, se descubrieron 8 nuevos satélites con la ayuda del dispositivo. La misión principal de Cassini terminó en 2008, cuando el dispositivo realizó 74 órbitas alrededor del planeta. Luego, las misiones de la sonda se extendieron hasta septiembre de 2010 y luego hasta 2017 para estudiar el ciclo completo de las estaciones de Saturno [25] .
En 2009, apareció un proyecto estadounidense-europeo conjunto entre la NASA y la ESA para lanzar la AMS " Titan Saturn System Mission " para estudiar Saturno y sus lunas Titán y Encelado. Durante el mismo, la estación volará al sistema de Saturno durante 7-8 años , y luego se convertirá en satélite de Titán durante dos años. También lanzará un globo sonda a la atmósfera de Titán y un módulo de aterrizaje (posiblemente flotante) [26] [27] .
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