Saturno

Saturno  es el sexto planeta en términos de distancia al Sol y el segundo planeta más grande del sistema solar después de Júpiter . Saturno está clasificado como un planeta gigante gaseoso . Saturno lleva el nombre del dios romano de la agricultura . El símbolo de Saturno  es .

Saturno está compuesto principalmente de hidrógeno , con algo de helio y trazas de agua , metano , amoníaco y elementos pesados. La región interior es un núcleo relativamente pequeño de hierro , níquel y hielo , cubierto por una fina capa de hidrógeno metálico y una capa exterior gaseosa . La atmósfera exterior del planeta parece tranquila y homogénea desde el espacio, aunque en ocasiones aparecen formaciones de larga duración. La velocidad del viento en Saturno puede alcanzar los 1800 km/h en algunos lugares , mucho más que en Júpiter. Saturno tiene un campo magnético planetario , que ocupa una posición intermedia en fuerza entre el campo magnético de la Tierra y el poderoso campo de Júpiter. El campo magnético de Saturno se extiende 1.000.000 de kilómetros en la dirección del Sol. La onda de choque fue registrada por la Voyager 1 a una distancia de 26,2 radios de Saturno del propio planeta, la magnetopausa se encuentra a una distancia de 22,9 radios .

Saturno tiene un sistema de anillos prominente , que consiste principalmente en partículas de hielo, una cantidad menor de elementos pesados ​​y polvo. Actualmente hay 83 satélites conocidos alrededor del planeta [2] . Titán  es el más grande de ellos, así como el segundo satélite más grande del sistema solar (después del satélite de Júpiter, Ganímedes ), que es más grande que Mercurio y tiene la única atmósfera densa entre los satélites de los planetas del sistema solar.

Saturno fue orbitado por la Estación Interplanetaria Automática Cassini (AMS) , lanzada en 1997 y llegando al sistema de Saturno en 2004. Las tareas del AMS incluían estudiar la estructura de los anillos, así como la dinámica de la atmósfera y la magnetosfera del planeta . El 15 de septiembre de 2017, la estación completó su misión quemándose en la atmósfera del planeta [13] .

Saturno entre los planetas del sistema solar

Saturno pertenece al tipo de planetas gaseosos : se compone principalmente de gases y no tiene una superficie sólida. El radio ecuatorial del planeta es de 60.300 km , el radio polar es de 54.400 km [6] ; De todos los planetas del sistema solar, Saturno tiene la mayor compresión. La masa del planeta es 95,2 veces la masa de la Tierra, pero la densidad media de Saturno es de solo 0,687 g/cm³ [6] , lo que lo convierte en el único planeta del sistema solar cuya densidad media es inferior a la del agua. Por lo tanto, aunque las masas de Júpiter y Saturno difieren en más de 3 veces, sus diámetros ecuatoriales difieren solo en un 19 %. La densidad de otros gigantes gaseosos es mucho mayor (1,27-1,64 g/cm³) . La aceleración gravitatoria en el ecuador es de 10,44 m/s² , comparable a la de la Tierra y Neptuno , pero mucho menor que la de Júpiter.

Características orbitales y rotación

La distancia media entre Saturno y el Sol es de 1430 millones de km ( 9,58 UA ) [6] . Moviéndose a una velocidad media de 9,69 km/s , Saturno gira alrededor del Sol en 10.759 días (aproximadamente 29,5 años ). La distancia de Saturno a la Tierra varía de 1195 ( 8,0 AU ) a 1660 ( 11,1 AU ) millones de km, la distancia media durante su oposición es de unos 1280 millones de km [6] . Saturno y Júpiter están en una resonancia casi exacta de 2:5 . Dado que la excentricidad de la órbita de Saturno es 0,056, la diferencia entre la distancia al Sol en el perihelio y el afelio es de 162 millones de km [6] .

Los objetos característicos de la atmósfera de Saturno visibles durante las observaciones giran a diferentes velocidades según la latitud. Como en el caso de Júpiter, existen varios grupos de tales objetos. La denominada “Zona 1” tiene un periodo de rotación de 10 h 14 min 00 s (es decir, la velocidad angular es de 844,3°/día, o 2,345 revoluciones/día ). Se extiende desde el borde norte del cinturón ecuatorial sur hasta el borde sur del cinturón ecuatorial norte. En todas las demás latitudes de Saturno que conforman la "Zona 2", el período de rotación se estimó originalmente en 10 h 39 min 24 s (velocidad 810,76 °/día o 2,2521 revoluciones/día ). Posteriormente, se revisaron los datos: se dio una nueva estimación: 10 horas, 34 minutos y 13 segundos [8] [9] . La "Zona 3", cuya existencia se supone sobre la base de las observaciones de la emisión de radio del planeta durante el vuelo de la Voyager-1 , tiene un período de rotación de 10 h 39 min 22,5 s (velocidad 810,8 ° / día o 2,2522 revoluciones / día ).

El valor de 10 horas , 34 minutos y 13 segundos se toma como la duración de la rotación de Saturno alrededor de su eje [14] . Saturno es el único planeta cuya velocidad de rotación axial en el ecuador es mayor que la velocidad de rotación orbital ( 9,87 km/s y 9,69 km/s, respectivamente). El valor exacto del período de rotación de las partes internas del planeta sigue siendo difícil de medir. Cuando la nave espacial Cassini llegó a Saturno en 2004, se encontró que, según las observaciones de emisión de radio, la duración de la rotación de las partes internas supera notablemente el período de rotación en la "Zona 1" y la "Zona 2" y es de aproximadamente 10 horas 45 minutos 45 segundos (± 36 segundos) [15] .

La rotación diferencial de la atmósfera de Saturno es similar a la rotación de las atmósferas de Júpiter y Venus, así como la del Sol. La velocidad de rotación de Saturno es variable no solo en latitud y profundidad, sino también en el tiempo. Esto fue descubierto por primera vez por A. Williams [16] . Un análisis de la variabilidad del período de rotación de la zona ecuatorial de Saturno durante 200 años mostró que la principal contribución a esta variabilidad la realizan los ciclos semestral y anual [17] .

En marzo de 2007, se descubrió que la rotación del patrón de emisión de radio de Saturno es generada por flujos de convección en el disco de plasma, que dependen no solo de la rotación del planeta, sino también de otros factores. También se informó que la fluctuación en el período de rotación del patrón de radiación está asociada con la actividad de un géiser en la luna Encelado de Saturno . Las partículas cargadas de vapor de agua en la órbita del planeta conducen a una distorsión del campo magnético y, como consecuencia, al patrón de emisión de radio. La imagen descubierta dio lugar a la opinión de que hoy en día no existe un método correcto para determinar la velocidad de rotación del núcleo del planeta [18] [19] [20] .

Origen

El origen de Saturno (así como de Júpiter) se explica por dos hipótesis principales. Según la hipótesis de la contracción , la similitud de la composición de Saturno con el Sol es que ambos cuerpos celestes tienen una gran proporción de hidrógeno y, como resultado, la baja densidad se puede explicar porque durante la formación de los planetas en las primeras etapas del desarrollo del sistema solar , "condensaciones" masivas que dieron origen a los planetas, es decir, el Sol y los planetas se formaron de manera similar. Sin embargo, esta hipótesis no puede explicar las diferencias en la composición de Saturno y el Sol [21] .

La hipótesis de la "acreción" establece que el proceso de formación de Saturno tuvo lugar en dos etapas. Primero, durante 200 millones de años [21] hubo un proceso de formación de cuerpos sólidos densos, similares a los planetas del grupo terrestre. Durante esta etapa , parte del gas se disipó de la región de Júpiter y Saturno , lo que luego afectó la diferencia en la composición química de Saturno y el Sol. Luego comenzó la segunda etapa, cuando los cuerpos más grandes alcanzaron el doble de la masa de la Tierra. Durante varios cientos de miles de años, continuó el proceso de acumulación de gas en estos cuerpos desde la nube protoplanetaria primaria. En la segunda etapa, la temperatura de las capas exteriores de Saturno alcanzó los 2000 °C [21] .

Atmósfera y estructura

La atmósfera superior de Saturno consta de un 96,3 % de hidrógeno (en volumen) y un 3,25 % de helio [22] (en comparación con el 10 % de la atmósfera de Júpiter ). Hay impurezas de metano , amoníaco , fosfina , etano y algunos otros gases [23] [24] . Las nubes de amoníaco en la parte superior de la atmósfera son más poderosas que las de Júpiter. Las nubes en la parte inferior de la atmósfera están compuestas de hidrosulfuro de amonio (NH 4 SH) o agua [25] .

Según las Voyagers , en Saturno soplan fuertes vientos, de hasta 500 m/s [26] . Los vientos soplan principalmente en dirección este (en la dirección de rotación axial). Su fuerza se debilita con la distancia del ecuador ; a medida que nos alejamos del ecuador, también aparecen corrientes atmosféricas del oeste. Una serie de datos indican que la circulación de la atmósfera se produce no solo en la capa superior de nubes, sino también a una profundidad de al menos 2.000 km. Además, las mediciones de la Voyager 2 mostraron que los vientos en los hemisferios sur y norte son simétricos con respecto al ecuador. Existe la suposición de que los flujos simétricos están conectados de alguna manera debajo de la capa de la atmósfera visible [26] .

En la atmósfera de Saturno a veces aparecen formaciones estables, que son huracanes superpoderosos. Se observan objetos similares en otros planetas gaseosos del sistema solar (ver Gran mancha roja en Júpiter, Gran mancha oscura en Neptuno ). El " Gran Óvalo Blanco " gigante aparece aproximadamente una vez cada 30 años en Saturno , visto por última vez en 2010 (los huracanes más pequeños se forman con mayor frecuencia).

El 12 de noviembre de 2008, las cámaras de Cassini tomaron imágenes infrarrojas del polo norte de Saturno. En ellos, los investigadores descubrieron auroras , como nunca antes se habían observado en el sistema solar. Además, estas auroras se observaron en los rangos ultravioleta y visible [27] . Las auroras son anillos ovalados continuos y brillantes que rodean el polo del planeta [28] . Los anillos están ubicados en la latitud, por regla general, a 70-80° [29] . Los anillos del sur están ubicados a una latitud promedio de 75 ± 1° , mientras que los del norte están aproximadamente 1,5° más cerca del polo, lo que se debe a que el campo magnético es algo más fuerte en el hemisferio norte [30] . A veces, los anillos se vuelven espirales en lugar de ovalados [27] .

A diferencia de Júpiter, las auroras de Saturno no están relacionadas con la rotación desigual de la lámina de plasma en las partes exteriores de la magnetosfera del planeta [29] . Presuntamente, surgen debido a la reconexión magnética bajo la acción del viento solar [31] . La forma y apariencia de las auroras de Saturno cambian mucho con el tiempo [28] . Su ubicación y brillo están fuertemente relacionados con la presión del viento solar: cuanto mayor es, más brillantes son las auroras y más cercanas al polo [28] . La potencia media de las auroras es de 50 GW en el rango de 80 a 170 nm (ultravioleta) y de 150 a 300 GW en el rango de 3 a 4 µm (infrarrojo) [29] .

Durante tormentas y tormentas, se observan poderosas descargas de rayos en Saturno . La actividad electromagnética de Saturno, provocada por ellos, fluctúa a lo largo de los años desde una ausencia casi total hasta tormentas eléctricas muy fuertes [32] .

El 28 de diciembre de 2010, Cassini fotografió una tormenta que se asemejaba al humo de un cigarrillo [33] . Otra tormenta, especialmente poderosa, se registró el 20 de mayo de 2011 [34] .

Formación hexagonal en el polo norte

Las nubes en el polo norte de Saturno forman un hexágono gigante ( hexágono ). Fue descubierto por primera vez durante los sobrevuelos de Saturno de la Voyager en la década de 1980 [35] [36] [37] y nunca se ha visto en ningún otro lugar del sistema solar . El hexágono se encuentra a una latitud de 78°, y cada uno de sus lados mide aproximadamente 13.800 km , es decir, más que el diámetro de la Tierra y dentro de él caben cuatro Tierras. Su periodo de rotación es de 10 horas 39 minutos . Este período coincide con el período de cambio en la intensidad de la emisión de radio, que, a su vez, se toma igual al período de rotación de la parte interna de Saturno.

La extraña estructura de la nube se muestra en una imagen infrarroja tomada por la nave espacial Cassini que orbita Saturno en octubre de 2006. Las imágenes muestran que el hexágono se ha mantenido estable durante los 20 años posteriores al vuelo de la Voyager [35] , y la estructura hexagonal de las nubes se mantiene durante su rotación. Las nubes individuales en la Tierra pueden tener la forma de un hexágono, pero a diferencia de ellas, el hexágono de Saturno es casi regular . Se supone que hay una nubosidad desigual significativa en el área del hexágono. Las zonas donde prácticamente no hay nubosidad tienen una altura de hasta 75 km [35] .

Todavía no existe una explicación completa de este fenómeno, pero los científicos lograron realizar un experimento que modeló con bastante precisión esta estructura atmosférica [38] . Se colocó una botella de agua de 30 litros sobre una instalación giratoria, y en su interior se colocaron pequeños anillos que giraban más rápido que el recipiente. Cuanto mayor era la velocidad del anillo, más difería de la circular la forma del vórtice que se formaba durante la rotación total de los elementos de la instalación. En este experimento también se obtuvo un vórtice de 6 ángulos [39] .

Un gran vórtice turbulento gira en el centro del hexágono del Polo Norte de Saturno. El mismo vórtice existe en su Polo Sur, pero sin un hexágono [40] .

Estructura interna

En las profundidades de la atmósfera de Saturno, la presión y la temperatura aumentan, y el hidrógeno pasa a estado líquido, pero esta transición es gradual [41] . A una profundidad de unos 30 mil km , el hidrógeno se vuelve metálico (la presión alcanza allí unos 3 millones de atmósferas ). La circulación de corrientes eléctricas en el hidrógeno metálico crea un campo magnético (mucho menos potente que el de Júpiter). En el centro del planeta hay un núcleo masivo de materiales sólidos y pesados: silicatos , metales y, presumiblemente, hielo. Su masa es de aproximadamente 9 a 22 masas terrestres [42] . La temperatura del núcleo alcanza los 11.700 °C , y la energía que Saturno irradia al espacio es 2,5 veces la energía que el planeta recibe del Sol. Una parte importante de esta energía se genera debido al mecanismo de Kelvin-Helmholtz (cuando la temperatura del planeta baja, la presión en él también baja, como resultado, se contrae y la energía potencial de su sustancia se convierte en calor). Al mismo tiempo, sin embargo, se demostró que este mecanismo no puede ser la única fuente de energía del planeta [43] . Se supone que una parte adicional del calor se genera debido a la condensación y la posterior caída de gotas de helio a través de una capa de hidrógeno (menos densa que las gotas) en lo profundo del núcleo [44] [45] . El resultado es la transición de la energía potencial de estas gotas en calor. Se estima que la región central tiene un diámetro de aproximadamente 25 000 km [45] .

Campo magnético

La magnetosfera de Saturno fue descubierta por la nave espacial Pioneer 11 en 1979. Solo es superada por la magnetosfera de Júpiter en tamaño. La magnetopausa, el límite entre la magnetosfera de Saturno y el viento solar, se encuentra a una distancia de unos 20 radios de Saturno de su centro, y la cola magnética se extiende cientos de radios. La magnetosfera de Saturno está llena de plasma producido por el planeta y sus lunas. Entre las lunas, Encélado juega el papel más importante, cuyos géiseres emiten vapor de agua, parte del cual es ionizado por el campo magnético de Saturno [46] [47] .

La interacción entre la magnetosfera de Saturno y el viento solar genera óvalos de aurora brillantes alrededor de los polos del planeta, visibles en luz visible, ultravioleta e infrarroja.

El campo magnético de Saturno, como el de Júpiter, se crea debido al efecto dínamo durante la circulación del hidrógeno metálico en el núcleo exterior. El campo magnético es casi dipolar, como el de la Tierra, con polos magnéticos norte y sur. El polo norte magnético está ubicado en el hemisferio norte, y el sur está en el sur, en contraste con la Tierra, donde la ubicación de los polos geográficos es opuesta a la ubicación del magnético [31] . La magnitud del campo magnético en el ecuador de Saturno es de 21 μT (0,21 Gs) , que corresponde a un momento magnético dipolar de aproximadamente 4,6 × 10 18 T m³ [48] . El dipolo magnético de Saturno está estrechamente acoplado a su eje de rotación, por lo que el campo magnético es muy asimétrico. El dipolo está algo desplazado a lo largo del eje de rotación de Saturno hacia el polo norte. El eje magnético de Saturno coincide prácticamente con el eje de su rotación: el ángulo de desviación no supera los 0,01° (para la Tierra, 11°) [49] .

El campo magnético interno de Saturno desvía el viento solar lejos de la superficie del planeta, evitando que interactúe con la atmósfera, y crea una región llamada magnetosfera llena de un tipo de plasma muy diferente al plasma del viento solar. La magnetosfera de Saturno es la segunda magnetosfera más grande del sistema solar, la más grande es la magnetosfera de Júpiter. Como en la magnetosfera de la Tierra, el límite entre el viento solar y la magnetosfera se llama magnetopausa. La distancia de la magnetopausa al centro del planeta (a lo largo de la línea recta Sol - Saturno) varía de 16 a 27 R ♄ ( R ♄ = 60 330 km  es el radio ecuatorial de Saturno) [47] [50] . La distancia depende de la presión del viento solar, que depende de la actividad solar . La distancia promedio a la magnetopausa es 22 R ♄ . En el otro lado del planeta, el viento solar estira el campo magnético de Saturno en una larga cola magnética.

Exploración de planetas

Saturno es 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 ). Para observar los anillos de Saturno, se necesita un telescopio con una apertura de al menos 15 mm [51] . 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" [52] .

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 [53] .

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 [54] . 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 [55] [56] . 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. Además, el Observatorio del Sur de Europa llevó a cabo observaciones a gran escala de Saturno en el período de 2000 a 2003, se descubrieron varios satélites pequeños e irregulares [57] .

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 [59] . Durante el vuelo, el aparato se acercó a la capa de máxima nubosidad del planeta a una distancia de 21.400 km [60] . 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 [59] . El dispositivo también midió la temperatura de Titán. La exploración del planeta continuó hasta el 15 de septiembre, después de lo cual el aparato comenzó a alejarse de Saturno y el Sol [60] .

En 1980-1981. Pioneer 11 también fue seguido 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 [61] . 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 [62] .

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, utilizando la fuerza de gravedad de Saturno, dio la vuelta y voló hacia Urano [62] . 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 [63] .

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 produjo un destello que fue 1000 veces más potente que la radiación de radiofrecuencia ordinaria [64] . En 2006, la NASA informó que la nave espacial había encontrado rastros evidentes de agua saliendo de los géiseres de Encelado [65] . En mayo de 2011, los científicos de la NASA afirmaron que Encelado "demostró ser el lugar más habitable del sistema solar después de la Tierra" [66] [67] .

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 [69] . Se supone que el material de estos anillos podría formarse como resultado del impacto de un meteorito o un cometa sobre Jano o Epimeteo [70] .

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 [71] . En octubre de 2006, se descubrió un huracán con un diámetro de 8000 km en el polo sur de Saturno [72] .

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 aparato. 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 [73] .

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) [74] [75] .

Satélites

Los satélites más grandes, Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea , Titan y Iapetus  , fueron descubiertos en 1789, pero hasta el día de hoy siguen siendo los principales objetos de investigación. Los diámetros de estos satélites varían de 397 (Mimas) a 5150 km (Titán), el semieje mayor de la órbita de 186 mil km (Mimas) a 3561 mil km (Iapetus). La distribución de masas corresponde a la distribución de diámetros. Titán tiene la excentricidad orbital más grande, Dione y Tethys la más pequeña. Todos los satélites con parámetros conocidos están por encima de la órbita síncrona [76] , lo que conduce a su eliminación gradual.

La mayor de las lunas es Titán . También es el segundo más grande del sistema solar en su conjunto, después de Ganímedes , la luna de Júpiter . Titán es mitad hielo de agua y mitad roca. Esta composición es similar a algunos de los otros grandes satélites de los planetas gaseosos, pero Titán es muy diferente de ellos en la composición y estructura de su atmósfera, que es predominantemente nitrógeno , también hay una pequeña cantidad de metano y etano , que forman nubes _ Además de la Tierra , Titán es también el único cuerpo del sistema solar del que se ha demostrado la existencia de un líquido en la superficie [77] . Los científicos no excluyen la posibilidad de la aparición de los organismos más simples [78] . El diámetro de Titán es un 50% mayor que el de la Luna. También supera en tamaño al planeta Mercurio , aunque es inferior a él en masa.

Otros satélites importantes también tienen características distintivas. Entonces, Iapetus tiene dos hemisferios con diferente albedo ( 0.03-0.05 y 0.5, respectivamente). Por lo tanto, cuando Giovanni Cassini descubrió este satélite, descubrió que es visible solo cuando está en un lado determinado de Saturno [79] . Los hemisferios anterior y posterior de Dione y Rhea también tienen sus diferencias. El hemisferio delantero [80] de Dione está lleno de cráteres y tiene un brillo uniforme. El hemisferio posterior contiene áreas oscuras, así como una red de delgadas franjas claras, que son crestas de hielo y acantilados. Una característica distintiva de Mimas es el enorme cráter de impacto Herschel con un diámetro de 130 km . Del mismo modo, Tetis tiene un cráter Odiseo de 400 km de diámetro . Enceladus, según las imágenes de la Voyager 2 , tiene una superficie con áreas de diferentes edades geológicas, cráteres masivos en las latitudes medias y altas del norte, y cráteres menores más cerca del ecuador [81] .

Hasta octubre de 2019, se conocen 82 satélites de Saturno, 12 de los cuales fueron descubiertos utilizando naves espaciales: Voyager 1 ( 1980 ), Voyager 2 ( 1981 ), Cassini ( 2004 - 2007 ). La mayoría de los satélites, a excepción de Hyperion y Phoebe , tienen una rotación síncrona propia: siempre están girados hacia Saturno por un lado. No hay información sobre la rotación de las lunas más pequeñas. Tethys y Dione están acompañados por dos satélites en los puntos de Lagrange L4 y L5 [82] .

Durante 2006, un equipo de científicos dirigido por David Jewitt de la Universidad de Hawái , trabajando en el telescopio japonés Subaru en Hawái , anunció el descubrimiento de 9 lunas de Saturno. Todos ellos pertenecen a los llamados satélites irregulares , que se distinguen por su órbita retrógrada . El período de su revolución alrededor del planeta es de 862 a 1300 días [83] .

En 2015, se obtuvieron por primera vez imágenes de alta calidad que mostraban uno de los satélites de Tetis con un cráter de impacto gigante bien iluminado llamado Odiseo [84] .

En 2019, utilizando también el telescopio Subaru en Hawái, un equipo de científicos dirigido por Scott Sheppard de la Carnegie Institution descubrió 20 nuevos satélites retrógrados de Saturno [85] .

Anillos

Hoy en día, se sabe que los cuatro gigantes gaseosos tienen anillos, pero los de Saturno son los más prominentes. Los anillos forman un ángulo de aproximadamente 28° con respecto al plano de la eclíptica. Por lo tanto, desde la Tierra, dependiendo de la posición relativa de los planetas, se ven diferentes, su llamada "apertura" cambia, desde el máximo, cuando todo su ancho es visible en el plano, hasta el mínimo, una franja muy delgada, cuando este plano es visible “desde el borde”. Como sugirió Huygens , los anillos no son un cuerpo sólido sólido, sino que consisten en miles de millones de partículas diminutas en órbita alrededor del planeta. Esto fue probado por observaciones espectrométricas por A. A. Belopolsky en el Observatorio Pulkovo [86] y por otros dos científicos en 1895-1896 [87] .

Hay tres anillos principales y el cuarto es más delgado. Juntos reflejan más luz que el propio disco de Saturno. Los tres anillos principales generalmente se indican con las primeras letras del alfabeto latino. El anillo B es el central, el más ancho y brillante, está separado del anillo exterior A por la brecha de Cassini de casi 4000 km de ancho , en la que se encuentran los anillos más delgados, casi transparentes. Hay un espacio delgado dentro del anillo A llamado la tira divisoria de Encke . El anillo C, que está aún más cerca del planeta que el B, es casi transparente [88] [89] .

Los anillos de Saturno son muy delgados. Con un diámetro de unos 250.000 km, su espesor no llega ni al kilómetro (aunque también hay peculiares montañas en la superficie de los anillos [90] ). A pesar de la apariencia impresionante, la cantidad de sustancia que compone los anillos es extremadamente pequeña. Si se ensamblara en un monolito, su diámetro no excedería los 100 km . Las imágenes de la sonda muestran que los anillos en realidad están formados por miles de anillos intercalados con rendijas; la imagen se asemeja a las pistas de los discos de gramófono. Las partículas que componen los anillos varían en tamaño desde 1 centímetro hasta 10 metros [91] . En composición, son 93% de hielo con impurezas menores (que pueden incluir copolímeros y silicatos derivados de la energía solar ) y 7% de carbono [92] [93] .

Hay una consistencia en el movimiento de partículas en los anillos y satélites del planeta. Algunos de estos, los llamados " satélites pastores ", juegan un papel en mantener los anillos en sus lugares. Mimas , por ejemplo, está en resonancia 2:1 con la brecha de Cassini, y bajo la influencia de su atracción, la materia se elimina [94] , y Pan se ubica dentro de la franja divisoria de Encke [95] . En 2010, se recibieron datos de la sonda Cassini que sugieren que los anillos de Saturno están oscilando. Las fluctuaciones se componen de perturbaciones constantes introducidas por Mimas y perturbaciones espontáneas que surgen de la interacción de las partículas que vuelan en el anillo. El origen de los anillos de Saturno aún no está del todo claro [96] . Según una de las teorías expuestas en 1849 por Eduard Rosh , los anillos se formaron como resultado de la desintegración de un satélite líquido bajo la acción de las fuerzas de marea [52] . Según otro, el satélite se rompió debido al impacto de un cometa o asteroide [96] .

Existe una hipótesis según la cual una de las lunas de Saturno, Rea, también podría tener anillos .

Es más conveniente observar los anillos de Saturno cuando su apertura es máxima. En este momento, Saturno es invierno o verano.

Rumor en 1921

En 1921, se difundió el rumor de que Saturno había perdido sus anillos y sus partículas también estaban volando hacia la Tierra. El esperado evento emocionó tanto la mente de las personas que se publicaron cálculos de cuándo caerían partículas de los anillos a la Tierra. El rumor surgió debido a que los anillos simplemente se volvían de canto para los observadores terrestres, y como son muy delgados, era imposible verlos con los instrumentos de la época. La gente entendió la "desaparición de los anillos" en el sentido literal, lo que dio origen al rumor [98] .

En la cultura

Nombre del planeta

En la antigua Babilonia, el planeta se llamaba Kaymanu [99] y se comparaba con el dios Ninib ( Ninurta ) [100] .

Según Cicerón , los antiguos griegos llamaban a Saturno (la estrella de Saturno) Φαίνων (Fenon / Phaenon / Phaenon Phocifer ("brillante") [101] , Phainon [102] ) [103] .

Hygin informa que también se la llamó la estrella del Sol [104] .

En la mitología india, el planeta Saturno corresponde a Shani [105] .

El poeta timúrida Alisher Navoi llamó en un lugar a Saturno, el planeta malvado Kayvan ( Khamsa , I:XLII), y en otro a Zuhal [ 106 ] .

En lo oculto

En ocultismo , Saturno está asociado con Binah . (Ver también Fila caldea ) [107] .

En ficción, películas y juegos

Saturno se ha convertido, como otros planetas del sistema solar, en el tema de algunos libros de ciencia ficción. En 1752, Voltaire en la historia " Micromegas " describió una reunión en Saturno de un residente local y una criatura gigante de un planeta que giraba alrededor de Sirio . En la ciencia ficción moderna , Roger Zelazny , en el cuento "Canción de un mundo extraño", describió a los habitantes de Saturno como burbujas inteligentes que, con la ayuda de globos de hidrógeno , mantienen su altura de flotación en un área apta para su vida. En el mismo lugar expresó la opinión de que el planeta podría ser útil a la Tierra como fuente de gases y compuestos orgánicos únicos [108] .

En "The Inquest" de la serie " Tales about the pilot Pirks " de Stanislav Lem , el clímax de la trama se desarrolla cerca de Saturno, a través de cuyos anillos el robot "rebelde" dirigía la nave espacial.

Además, su satélite Titán se menciona a menudo en la literatura , incluso porque es el satélite más grande de Saturno, tiene una atmósfera densa y también tiene líquido (metano) en su superficie. Por ejemplo, en The Devil's Interface de Alfred Bester , el agua de metano de Titán incluye un complejo muy valioso de compuestos orgánicos necesarios para la Tierra [108] . En el libro Sirens of Titan de Kurt Vonnegut , los personajes principales vuelan para vivir en este satélite.

Los anillos de Saturno también atrajeron la atención de los escritores de ciencia ficción. Se mencionan en la historia de los hermanos Strugatsky " Interns ". Según uno de los héroes de la novela, el planetólogo Yurkovskiy, los anillos son de origen artificial. En la historia de Isaac Asimov "El camino de los marcianos", los anillos se convierten en una importante fuente de agua para la colonia marciana de la Tierra [108] .

Saturno es un tema para otros tipos de creatividad. En la serie animada de manga y anime de Sailor Moon , el planeta Saturno está personificado por la chica guerrera Sailor Saturn , también conocida como Hotaru Tomoe. Su ataque es el poder de la destrucción, es una guerrera de la muerte y el renacimiento [109] . El juego Dead Space 2 tiene lugar cerca de Saturno en una estación espacial que se encuentra en los fragmentos de Titán . Saturno y sus anillos se pueden ver en este juego tanto desde la ventana de la estación espacial como en el espacio exterior, completando tareas [110] [111] [112] .

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     PLANETAS 42. …
     2. Dicen que la segunda estrella es el Sol, pero otros la llaman estrella de Saturno. Eratóstenes afirma que recibió su nombre del hijo del Sol, Faetón. Muchos dicen que condujo el carro sin el permiso de su padre y comenzó a caer al suelo. Por lo tanto, Júpiter lo golpeó con un rayo y cayó en Eridanus; entonces el Sol lo colocó entre las estrellas.

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Literatura

• Serafimov V.V. Saturno, planeta // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.

Enlaces

• Saturno: El Señor de los Anillos // galspace.spb.ru
• Parámetros de los anillos de  Saturno
• Fotos de Saturno tomadas por la sonda Cassini de 2004 a 2009  (enlace no disponible)  (ing.)

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