Saturno

Saturno

 

 

Saturno, el segundo mayor planeta del Sistema Solar, cierra la lista de objetos celestes conocidos por la Humanidad desde sus inicios hasta la invención del telescopio.
Es un gigante gaseoso al igual que Júpiter, y su composición tanto atmosférica como en su interior es también similar. Pero así como Júpiter presenta una superficie muy vistosa con numerosas bandas y remolinos de colores, en cambio la superficie de Saturno es amarillenta y pálida, sin apenas rasgos distintivos. No obstante se sabe que se originan tormentas enormes, en términos terrestres. La densidad de Saturno es muy baja, tanto que si lo pudiéramos colocar en un hipotético océano gigante, flotaría en él.


O sea, que Saturno sería un planeta bastante anodino si no fuera por un rasgo que posee y que es de sobras conocido por todos: sus extraordinarios anillos. Si bien se ha descubierto que los cuatro grandes planetas gaseosos tienen todos anillos, ninguno de ellos puede comparase ni de lejos con los de Saturno. Esto le convierte, quizá, en el planeta más hermoso del Sistema Solar.


ESTRUCTURA GENERAL Y ATMOSFÉRICA

El interior del planeta es semejante al de Júpiter, con un núcleo rocoso rodeado por hidrógeno y helio y trazas de otras sustancias volátiles. Sobre él se extiende una extensa capa de hidrógeno líquido, debido a los efectos de las elevadas presiones y temperaturas. Los 30.000 km exteriores del planeta están formados por una extensa atmósfera de hidrógeno y helio.
Por otro lado, y al igual que Júpiter, Saturno irradia más calor al exterior del que recibe del Sol. Esta energía adicional puede explicarse porque la temperatura interna de Saturno es inferior a la de Júpiter, por lo que el helio líquido se hunde hacía en centro del planeta, liberando energía gravitatoria que lo mantiene caliente.
Como se ha dicho su densidad es muy baja y flotaría en el agua. Presumiblemente, Saturno es más rico en hidrógeno ligero, y muy pobre en todo lo demás, en relación a Júpiter. Así pues, la débil gravedad de Saturno no puede comprimir la sustancia que lo compone de una forma tan rígida como Júpiter comprime la suya. Y aunque Saturno gira más lentamente que Júpiter, sus capas exteriores son menos densas, y tiene una atracción gravitatoria inferior para retenerlas. Como resultado de todo ello, Saturno presenta un abombamiento ecuatorial muy grande y es el objeto más achatado del Sistema Solar. La diferencia entre el diámetro ecuatorial y el polar es de 12.000 km, casi el tamaño de la Tierra.

-Gigantesca tormenta en Saturno-

La atmósfera de Saturno posee un patrón de bandas oscuras y zonas claras similar al de Júpiter aunque la distinción entre ambas es mucho menos perceptible en el caso de Saturno. La sonda Cassini ha podido captar varias grandes tormentas en Saturno. Una de las mayores tormentas, con rayos 10.000 veces más potentes que los de cualquier tormenta de la Tierra, apareció en noviembre de 2007, habiendo durado 7 meses y medio. Una enorme tormenta, tan grande que rodeó el planeta, apareció en diciembre de 2010 en el hemisferio norte de Saturno desarrollando un vórtice central de color oscuro de 5.000 kilómetros de ancho similar a la Gran Mancha Roja de Júpiter.
El fenómeno más llamativo descubierto por la sonda Voyager, es un patrón de nubes con forma de hexágono gigante situado en el polo norte del planeta. Los lados del hexágono son mayores que el diámetro de la Tierra. Se cree que el hexágono se forma en zonas donde hay un alto gradiente latitudinal en la velocidad de los vientos atmosféricos de Saturno. Se crearon formas similares en laboratorio al hacer que un tanque circular de líquido rotase a distinta velocidad en el centro y la periferia. Se consiguieron todo tipo de formas entre triangular y octogonal, si bien se observó que la forma más común era un hexágono. Las formas poligonales no se producen en fronteras turbulentas cuando los parámetros de viscosidad y diferencial de velocidad no superan cierto valor límite, de modo que no están presentes en otros sitios de características similares, tales como el polo sur del propio Saturno o los polos de Júpiter.


LOS ANILLOS

Los anillos de Saturno no son visibles a simple vista, y fueron observados por primera vez por Galileo en 1610, aunque la imperfección de su telescopio no le permitió deducir en que consistían. Cincuenta y un años más tarde Christian Huygens fue quien los interpretó correctamente informando que Saturno estaba rodeado por un tenue y brillante anillo que no le tocaba en ningún punto. En 1675 Cassini se percató que había una banda oscura que dividía el anillo en una sección exterior u otra interior. Desde entonces hablamos de anillos, en plural.
Los cuatro gigantes gaseosos del sistema Solar poseen anillos, pero son muy tenues. Sólo Saturno tiene un sistema de anillos realmente majestuosos y brillantes. Los anillos de Saturno se extienden en el plano ecuatorial del planeta desde los 6.630 km a los 120.700 km por encima del ecuador de Saturno y están compuestos de partículas con abundante agua helada. El tamaño de cada una de las partículas varía desde partículas microscópicas de polvo hasta rocas de unos pocos metros de tamaño.
Tal vez sean residuos de la formación de Saturno, o porciones de algún satélite que se acercó demasiado y estalló. Los anillos no son homogéneos, presentan ondulaciones, y discontinuidades (zonas vacías, exentas de fragmentos), por eso se habla de anillos, en plural.

 

La dinámica de los anillos es muy compleja, con unas peculiaridades que todavía no tienen una explicación completamente satisfactoria.

• RADIOS BRILLANTES. Las bandas que cruzan muchos anillos pueden estar formadas por polvo procedente de colisiones. Las fuerzas electromagnéticas pueden superar a las gravitatorias y elevar los granos más finos por encima de las partículas en órbita.
• LUNA EN UNA DISCONTINUIDAD. Una luna puede crear una discontinuidad a lo largo de su órbita dispersando las partículas con su gravedad. Las partículas que se mueven en una órbita algo menor que la lunar van más deprisa que el satélite y la fuerza gravitatoria de éste tiende a frenar las partículas y lanzarlas a una órbita inferior. Las partículas que orbitan algo más afuera que la luna se ven despedidas hacía el exterior cuando el satélite las sobrepasa.
•ONDAS DE DENSIDAD. Las partículas de los anillos más cercanos al planeta viajan más deprisa que una luna más lejana. Cuando pasan frente a ella, las partículas son atraídas y forman ondas de densidad.
• ONDULACIONES. Las ondulaciones son debidas a la atracción gravitatoria que ejercen las lunas que orbitan Saturno fuera del plano anular. Estas lunas atraen las partículas hacía arriba o abajo según se encuentre situadas encima o debajo del anillo.
• ANILLOS ENTRELAZADOS. En el borde externo del sistema anular principal de Saturno se encuentra una formación extraña que sorprendió mucho a los científicos por desafiar aparentemente las leyes de la física. Las trayectorias orbitales de las partículas de este curioso anillo están onduladas y retorcidas como en una trenza. Se cree que la configuración del anillo es debida a la influencia gravitatoria de las dos pequeñas lunas que “pastorean” su órbita.

-Los anillos son mucho más complejos de lo que parece a primera vista-

En octubre de 2009 se descubrió un nuevo y enorme anillo alrededor de Saturno, mucho más grande de los que le rodean. Después de muchos siglos, este había pasado desapercibido hasta ahora, porque está tan enrarecido que resulta casi invisible. Este nuevo cinturón se despliega en el confín del sistema saturniano. Su masa comienza a unos seis millones de kilómetros del planeta y se extiende hasta alcanzar 13 millones de kilómetros de diámetro. Uno de los más lejanos satélites de Saturno, Febe, orbita dentro del nuevo anillo, y probablemente sea la fuente de su composición.

 

LA GRAN FAMILIA DE SATÉLITES

Saturno posee una extensa familia de más de 60 satélites, la mayoría pequeños e irregulares. Vamos a hacer una descripción de los miembros más destacados de esta familia.

 

-Las densas nubes no permiten ver la superficie-
-Titán bajo la capa de nubes-

•TITÁN. Descubierto por Huygens en 1655, es el mayor satélite de Saturno y el segundo del Sistema Solar tras Ganímedes. Su característica más notable es que es el único satélite conocido que posee una atmósfera importante (detectada por primera vez en 1907 por el astrónomo catalán Josep Comas i Solá) incluso más densa que la de la Tierra, y el único objeto, aparte de la Tierra, en el que se ha encontrado evidencia clara de líquidos estables en la superficie.
La atmósfera está compuesta en un 94 % de nitrógeno y es la única atmósfera rica en nitrógeno en el Sistema Solar aparte de nuestro propio planeta, con rastros significativos de varios hidrocarburos que constituyen el resto (incluyendo metano, etano, metilacetileno, acetileno, propano, junto con anhídrido carbónico, monóxido de carbono, cianógeno, cianuro de hidrógeno y helio). Se piensa que estos hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones que son el resultado de la disociación del metano por la luz ultravioleta del Sol produciendo una bruma anaranjada y espesa. Hay nubes en la atmósfera de Titán además de la espesa niebla que afecta a todo el planeta. Estas nubes están probablemente compuestas de metano, etano y otros compuestos orgánicos simples que precipitan en forma de lluvia. De este modo Titán y la Tierra serían los únicos lugares en el Sistema Solar en los que llueve sobre su superficie.

-Recreación superficie de Titán-

La densa niebla de Titán ocultó su superficie hasta la llegada de la sonda espacial Cassini en 2005. La sonda ha descubierto evidencias de lo que parecen lagos y cauces fluviales. Las bajas temperaturas que se dan en Titán nos permiten especular fundamentadamente en la existencia de lagos, ríos y mares de metano, etano o amoniaco líquidos y hasta divertirnos con la posibilidad de que Titán esté forrado de asfalto, con afloramientos de gasolina solidificada y otros hidrocarburos. Estas características de Titán hacen que los científicos no consideren descabellada la idea de que pueda albergar alguna forma de vida. Caso de ser así, sería vida adaptada a temperaturas de -180ºC y al metano substituyendo al agua.

 

•JAPETO. El tercero en tamaño de los satélites de Saturno. La inclinación de su órbita y la considerable distancia al planeta convierten a Japeto en la única luna grande de Saturno desde la cual se podrían observar plenamente los anillos de Saturno; desde las demás, estos se ven prácticamente de canto debido a su poca o nula inclinación orbital.
Uno de los hemisferios del satélite es mucho más oscuro que el otro, peculiar característica que se podría deber a una composición distinta del material de la superficie, proveniente del interior de la propia luna o bien de materia de otros satélites o anillos. No se conoce con certeza el motivo real, aunque la segunda hipótesis cada vez es más apoyada por evidencias observacionales.
Un aspecto difícil de explicar es la cresta que corre a lo largo del centro. Se trata de una cordillera ecuatorial (sigue casi perfectamente el ecuador del satélite, aunque solo en el hemisferio oscuro) de unos 1300 km de largo, 20 km de ancho y 13 km de altura que da al satélite la apariencia de una nuez. Fue descubierta en diciembre de 2004 por la sonda Cassini y bautizada como Toledo Montes. Hay hasta cuatro teorías diferentes para explicar el origen de la cordillera, pero hasta ahora no se ha establecido una hipótesis firme 1 .

 

-Geiseres de Encélado-

•ENCÉLADO. Con un diámetro diez veces menor que Titán, es un mundo lleno de interés. Debajo de la superficie del satélite existe un océano global de agua líquida, como una capa entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso. Probablemente es calentado por muchas fuentes hidrotermales, lo que despierta gran interés al existir las condiciones necesarias para la vida. En 2017 la NASA notificó que en la superficie del satélite existen géiseres y fumarolas que expulsan vapor de agua desde su océano.
El origen de la fuente de calor que mantiene el océano de agua líquida y produce los geiseres, no está claro. En un principio se pensó que provenía de efectos de marea ocasionados por otros satélites, pero luego los cálculos mostraron que esto no era suficiente.
Los geiseres expulsan al espacio vapor, polvo y diversas partículas que acaban configurando el anillo E de Saturno. Según los científicos este vapor expulsaría elementos químicos entre los que se encuentra el hidrógeno, lo que haría factible la posibilidad de vida microbiana, en forma similar a las fuentes hidrotermales encontradas en el fondo de los océanos terrestres.

 

•MIMAS. Con un diámetro de sólo unos 397 kilómetros y su superficie, altamente craterizada, presenta un enorme cráter de impacto de 139 km de diámetro que le confiere una notable semejanza con la Estrella de la muerte de la Guerra de las Galaxias. El impacto que produjo este cráter fue tan violento que produjo fracturas visibles en el lado opuesto de este satélite. Posiblemente un impacto ligeramente más energético podría destruir un cuerpo del tamaño de Mimas.

 

•PANDORA Y PROMETEO. Son dos satélites irregulares de Saturno que confinan gravitacionalmente el anillo F y ocasionan sus ondulaciones y trenzado.

 

 

•JANO Y EPIMETEO. Epimeteo y Jano son satélites coorbitales, la distancia de Jano a Saturno es 151.472 km y la de Epimeteo es 151.422 km, una separación de sólo 50 km. Al ir casi en la misma órbita viajan casi a la misma velocidad, pero el satélite interior va ligeramente más rápido que el exterior por lo que lo adelanta lentamente. Parece inevitable que se produzca un choque entre ambos, pero cuando se acercan, su mutua atracción gravitatoria altera su cantidad de movimiento, el satélite interior gana cantidad de movimiento, se mueve hacia una órbita superior y pierde velocidad. El satélite exterior pierde cantidad de movimiento, se mueve hacia una órbita interior donde gana velocidad. En pocas palabras los dos satélites intercambian sus posiciones. Este hecho se repite cada cuatro años, siendo el único caso conocido en el Sistema Solar.


1] Expondremos una sólo a título de ejemplo del modus operandi del modo en que se razonan las hipótesis científicas: La cadena podría ser un remanente de la forma esferoide que Japeto tenía en sus comienzos, cuando rotaba más rápido que en la actualidad. Considerando la altura de las montañas, este período tendría que haber sido menor que 17 horas. Para poder enfriarse a una velocidad tal que se preservase la cordillera a la vez que la luna se mantenía lo suficientemente plástica para que la fuerza de Saturno alargase el período de rotación hasta su valor actual, la fuente de calor de Japeto tendría que haber sido la radiactividad del aluminio-26. Este isótopo era abundante en la nebulosa protoestelar en que se formó Saturno, pero para poder absorber la cantidad suficiente para mantener el calor, Japeto tendría que haberse formado sólo unos dos millones de años después que los asteroides, considerablemente más temprano de lo que se suponía.

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