Saturno (planeta)



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Saturno Saturno: símbolo astronómico
Imagen ilustrativa del artículo Saturno (planeta)
Saturno visto por la sonda Cassini en 2008.
Características orbitales
Semieje mayor 1426.7 millón km
(9.536 7  en )
Aphelia 1,503,500,000  km
(10.05  au )
Perihelio 1349.8 millones  km
(9.023  en )
Circunferencia orbital 8,9575 mil millones  km
(59.877  en )
Excentricidad 0.0539
Período de revolución 10 754  días
(≈ 29,44 a )
Período sinódico 378,039  d
Velocidad orbital media 9,640 7  km / s
Velocidad orbital máxima 10.182  km / s
Velocidad orbital mínima 9.141  km / s
Inclinación sobre la eclíptica 2.486 °
Nodo ascendente 113,7 °
Argumento del perihelio 338,94 °
Satélites conocidos 82 confirmadas (de las cuales 53 fueron nombradas) y alrededor de 150  lunas menores .
Anillos conocidos Principal 7 , finamente dividido.
Características físicas
Radio ecuatorial 60.268  km
(9.4492 Tierras)
Radio polar 54.359  km
(8.5521 Tierras)
Radio medio
volumétrico
58.232  km
(9.014 Tierras)
Aplastamiento 0.09796
Perímetro ecuatorial 378,675 kilometros
Zona 4.346 6 × 10 10  km 2
(83.703 Tierras)
Volumen 8.271 3 × 10 14  km 3
(763 Tierras)
Masa 5684 6 × 10 26  kg
(95152 Tierras)
Densidad general 687,3  kg / m 3
Gravedad superficial 10,44  m / s 2
(1,064 g)
Velocidad de liberación 35,5  km / s
Período de rotación
( día sidéreo )
0,448  d
(10 h 33 min)
Velocidad de rotación
(en el ecuador )
34.821  km / h
Inclinación del eje 26,73 °
Ascensión recta del polo norte 40,60 °
Declinación del Polo Norte 83,54 °
Albedo geométrico visual 0,47
Bond Albedo 0.342
Irradiancia solar 14,90  W / m 2
(0,011 Tierra)
Temperatura de equilibrio del
cuerpo negro
81,1  K ( -191,9  ° C )
Temperatura de la superficie
• Temperatura a 10  k Pa 84  K ( -189  ° C )
• Temperatura a 100  k Pa 134  K ( -139  ° C )
Características de la atmósfera
Densidad
a 100  k Pa
0,19  kg / m 3
Altura de escala 59,5  kilometros
Masa molar media 2,07  g / mol
Dihidrógeno H 2 > 93%
Helio él > 5%
Metano CH 4 0,2%
Vapor de agua H 2 O 0,1%
Amoniaco NH 3 0,01%
Etano C 2 H 6 0,0005%
Hidruro de fósforo PH 3 0,0001%
Historia
Deidad babilónica Ninurta ( Ninib )
Deidad griega Κρόνος
Nombre chino
(artículo relacionado)
Tǔxīng土星 (tierra)

Saturno es el sexto planeta en el Sistema Solar en orden de distancia desde el Sol , y el segundo más grande en tamaño y masa después de Júpiter , que es como un planeta gigante de gas . Su radio promedio de 58.232  km es aproximadamente nueve veces y media el de la Tierra y su masa de 568,46 × 10 24  kg es 95 veces mayor. Orbitando en promedio a unos 1.400 millones de kilómetros del Sol (9,5  unidades astronómicas ), su período de revolución es poco menos de 30  años, mientras que su período de rotación se estima en 10  h  33  min .

La característica más famosa del planeta es su prominente sistema de anillos . Compuestas principalmente por partículas de hielo y polvo, fueron observadas por primera vez en 1610 por Galileo y se habrían formado hace menos de 100 millones de años. Saturno es el planeta con la mayor cantidad de satélites naturales con 82 confirmados y cientos de satélites menores en su séquito. Su luna más grande, Titán , es la segunda más grande del Sistema Solar (detrás de Ganímedes , la luna de Júpiter , ambas con un diámetro mayor que el de Mercurio ) y es la única luna conocida que tiene una atmósfera sustancial . Otra luna notable, Encelado , emite poderosos géiseres de hielo y se dice que es un hábitat potencial para la vida microbiana .

Es muy probable que el interior de Saturno esté compuesto por un núcleo rocoso de silicatos y hierro rodeado por capas formadas en volumen de 96% de hidrógeno, que es sucesivamente metálico, luego líquido y luego gaseoso , mezclado con helio . Así, no tiene superficie sólida y es el planeta con menor densidad media con 0,69 g / cm 3 - 70% de la del agua . Una corriente eléctrica en la capa de hidrógeno metálico da lugar a su magnetosfera , la segunda más grande del Sistema Solar pero mucho más pequeña que la de Júpiter . La atmósfera de Saturno suele ser aburrida y carece de contraste, aunque las características a largo plazo pueden parecer un hexágono con su polo norte . Los vientos en Saturno pueden alcanzar una velocidad de 1.800  km / h , el segundo más rápido del Sistema Solar después de los de Neptuno . Se exploró por cuatro sondas espaciales  : Pioneer 11 , Voyager 1 y 2 y Cassini-Huygens (el nombre de las dos astrónomos grandemente con avances conocimiento sobre el sistema de Saturno en el XVII º  siglo ).

Observable a simple vista en el cielo nocturno gracias a su magnitud aparente media de 0,46, aunque tiene un brillo menor que el de otros planetas, se conoce desde tiempos prehistóricos y, por tanto, ha sido durante mucho tiempo el planeta del mundo más alejado de el sol conocido. Además, su avistamiento ha inspirado mitos y lleva el nombre del dios romano de la agricultura Saturno ( Cronos en la mitología griega ), su símbolo astronómico ♄ representa la hoz del dios.

Características físicas

Masa y dimensiones

Saturno tiene la forma de un elipsoide de revolución  : el planeta se aplana en los polos y se hincha en el ecuador, consecuencia de su rápida rotación sobre sí mismo y de una composición interna extremadamente fluida. Por convención, la superficie del planeta se define como el lugar donde la presión atmosférica es igual a bar  (100.000  Pa ) y se utiliza como punto de referencia para las altitudes. Sus radios ecuatoriales y polares difieren en casi un 10% con 60.268  km contra 54.364  km , lo que da un radio volumétrico promedio de 58.232  km , 9.5 veces más grande que el radio de la Tierra. Esto se reduce a una curtosis de 0.098, el más grande de los planetas gigantes , y los planetas del Sistema Solar en general.

Saturno es el segundo planeta más masivo del Sistema Solar, con una masa 3,3 veces menor que la de Júpiter , pero 5,5 veces la de Neptuno y 6,5 veces la de Urano . Júpiter y Saturno, que representan respectivamente 318 veces y 95 veces la masa de la Tierra , los dos planetas tienen el 92% de la masa planetaria total del Sistema Solar.

La gravedad de la superficie a lo largo del ecuador, 8,96  m / s 2 , es el 90% de la de la superficie del ecuador de la Tierra . Sin embargo, la velocidad de liberación en el ecuador es de 35,5  km / s , aproximadamente tres veces más rápida que en la Tierra.

Saturno es el planeta menos denso del Sistema Solar con 0,69  g / cm 3 , o alrededor del 70% de la densidad del agua. De hecho, aunque el núcleo de Saturno es considerablemente más denso que el agua, la densidad media se reduce debido a su gran atmósfera. Para ilustrar esto, a veces se menciona que si hubiera un océano lo suficientemente grande para contenerlo, flotaría. En realidad, obviamente sería imposible tener un planeta con un océano suficientemente profundo - sería del orden de magnitud del Sol y por lo tanto no sería estable - y la cohesión de Saturno no se mantendría porque es gaseoso, por lo tanto, su núcleo muy denso fluiría en consecuencia.

Estructura interna

Saturno está clasificado como un gigante gaseoso porque está compuesto principalmente de hidrógeno y helio . Por lo tanto, los modelos planetarios estándar sugieren que el interior de Saturno es similar al de Júpiter, con un núcleo rocoso rodeado de hidrógeno y helio, así como rastros de sustancias volátiles , también llamado "hielo".

El núcleo de la roca tendría una composición similar a la de la Tierra, consistente en silicatos y hierro , pero más denso. A partir del campo gravitacional del planeta y de los modelos geofísicos de planetas gaseosos, se estima que el núcleo debe tener una masa comprendida entre 9 y 22 veces la masa terrestre, alcanzando un diámetro de unos 25.000  km . Esto está rodeado por una capa de hidrógeno metálico líquido más espeso, seguida de una capa líquida de hidrógeno molecular y helio que gradualmente se convierte en gas a medida que aumenta la altitud. La capa más externa se extiende a lo largo de 1000  km y está formada por gas. Además, la mayor parte de la masa de Saturno no está en etapa de gas porque el hidrógeno se vuelve líquido cuando la densidad supera los 0,01  g / cm 3 , alcanzándose este límite en la superficie de una esfera correspondiente al 99,9% de la masa de Saturno.

Saturno tiene una temperatura interna muy alta, alcanzando los 12.000  K  (11.727  ° C ) en su corazón y, como Júpiter, irradia más energía al espacio de la que recibe del Sol, aproximadamente 1,78 veces. La energía térmica de Júpiter es generada por el mecanismo de Kelvin-Helmholtz de compresión gravitacional lenta, pero tal proceso por sí solo no es suficiente para explicar el calor de Saturno porque es menos masivo. Un mecanismo alternativo o adicional sería la generación de calor por la "lluvia" de gotitas de helio en las profundidades de Saturno. A medida que las gotas descienden a través del hidrógeno de menor densidad, el proceso liberaría calor a través de la fricción y dejaría las capas externas de Saturno sin helio. Estas gotas descendentes pueden haberse acumulado en una capa de helio que rodea el núcleo. Esta inmiscibilidad del hidrógeno y el helio, teóricamente predicha desde la década de 1970 , se verificó experimentalmente en 2021. También se sugiere que las lluvias de diamantes ocurren dentro de Saturno, al igual que dentro de Júpiter y los gigantes de hielo Urano y Neptuno.

Sin embargo, dada su distancia del Sol, la temperatura de Saturno desciende rápidamente hasta alcanzar 134 K (−139 ° C) a 1  bar y luego 84 K (−189 ° C) a 0,1  bar, para una temperatura efectiva de 95 K (−178 ° C) .

Atmósfera

Composición

Primer plano del planeta.  hay matices de naranja y blanco en bandas.
Estructuras de nubes tomadas por la sonda Cassini en agosto de 2005 a unos 500.000  km del planeta.

La atmósfera superior de Saturno tiene un 96,3% de hidrógeno y un 3,25% de helio en volumen. Esta proporción de helio es significativamente menor que la abundancia de este elemento en el sol . La cantidad de elementos más pesados ​​que el helio (llamada metalicidad ) no se conoce con precisión, pero se supone que las proporciones corresponden a las abundancias primordiales resultantes de la formación del Sistema Solar  ; Se estima que la masa total de estos elementos es de 19 a 31 veces la de la Tierra , con una fracción significativa ubicada en la región del núcleo de Saturno. Trazas de metano CH 4, etano C 2 H 6, amoniaco NH 3, acetileno C 2 H 2y fosfina PH 3 también fueron detectados.

La radiación ultravioleta del sol provoca la fotólisis del metano en la atmósfera superior, lo que conduce a la producción de hidrocarburos , los productos resultantes son transportados hacia abajo por los remolinos turbulentos y por difusión . Este ciclo fotoquímico está modulado por el ciclo estacional de Saturno.

Capas de nubes

Imagen en blanco y negro de Saturno.  Las bandas se contrastan en tonos de gris.
Las bandas que rodean a Saturno están provocadas por el metano . Dione es visible debajo de los anillos a la derecha.

Similar a Júpiter, la atmósfera de Saturno está organizada en bandas paralelas, aunque estas bandas son menos contrastantes y más anchas cerca del ecuador. Estas bandas son causadas por la presencia de metano en la atmósfera planetaria, cuanto más oscura es la concentración.

El sistema de nubes de Saturno solo se observó por primera vez durante las misiones Voyager en la década de 1980. Desde entonces, los telescopios terrestres han progresado y han hecho posible seguir la evolución de la atmósfera de Saturno. Por lo tanto, en Saturno se encuentran características comunes en Júpiter, como tormentas eléctricas ovaladas de larga duración; además, la nomenclatura utilizada para describir estas bandas es la misma que en Júpiter. En 1990 , el telescopio espacial Hubble observó una nube blanca muy grande cerca del ecuador de Saturno que no estaba presente durante el paso de las sondas Voyager, y en 1994 se observó otra tormenta de tamaño más modesto.

La composición de las nubes de Saturno varía con el aumento de la profundidad y la presión. En las regiones más altas, donde las temperaturas varían entre 100 K (−173 ° C) y 160 K (−113 ° C) y la presión entre 0,5 y 2  bares, las nubes están compuestas por cristales de amoniaco . El  hielo de agua H 2 O se encuentra entre 2,5 y 9 baresa temperaturas de 185 K (−88 ° C) a 270 K (−3 ° C) . Estas nubes se entremezclan con nubes de hielo de hidrosulfuro de amonio NH 4 SHentre 3 y 6  bares, con temperaturas de 190 K (−83 ° C) a 235 K (−38 ° C) . Finalmente, las capas inferiores, donde las presiones están entre 10 y 20  bar y temperaturas de 270 K (−3 ° C) a 330 K (57 ° C) , contienen una región de gotitas de agua con amoniaco (amoniaco en solución acuosa ).

En las imágenes transmitidas en 2007 por la sonda Cassini , la atmósfera del hemisferio norte aparece azul, similar a la de Urano . Este color probablemente se deba a la dispersión de Rayleigh .

Tormentas

Una gran tormenta blanca es visible en el hemisferio norte de Saturno, alrededor de + 60 ° de latitud.
Una gran mancha blanca tomada por Cassini en febrero de 2011.

Los vientos de Saturno son los segundos más rápidos entre los planetas del Sistema Solar, después de los de Neptuno . Los datos de la Voyager indican vientos del este de hasta 500  m / s ( 1.800  km / h ).

La tormenta observada en 1990 es un ejemplo de la Gran Mancha Blanca , un fenómeno único pero de corta duración que ocurre una vez cada año de Saturno, o cada 30 años terrestres, alrededor de la época del solsticio de verano del hemisferio norte. Las grandes manchas blancas se observaron previamente en 1876 , 1903 , 1933 y 1960 . La última Gran Mancha Blanca fue observada por Cassini en 2010 y 2011. Liberando grandes cantidades de agua periódicamente, estas tormentas indican que la atmósfera inferior de Saturno contendría más agua que la de Júpiter.

Imagen en blanco y negro de Saturno vista desde arriba que muestra un hexágono oscuro en el polo norte.
Polo Norte: Hexágono de Saturno en 2016.
Imagen en tonos de rojo de SAturne y sus anillos, el polo sur es el punto más brillante de la imagen.
Polo Sur: Vista infrarroja que revela el vórtice caliente.

Un sistema de ondas hexagonales que persiste alrededor del vórtice del polo norte a aproximadamente + 78 ° de latitud, llamado hexágono de Saturno  , se observa por primera vez gracias a las imágenes de la Voyager . Los lados del hexágono tienen aproximadamente 13.800  km de largo, más que el diámetro de la Tierra. Toda la estructura rota con un período de poco más de 10  h  39  min  24  s , que corresponde al período de emisión de radio del planeta y se supone que es el período de rotación del interior de Saturno. Este sistema no cambia de longitud como otras estructuras de nubes en la atmósfera visible. El origen del patrón no es seguro, pero la mayoría de los científicos creen que es una colección de ondas estacionarias en la atmósfera. De hecho, en el laboratorio se han reproducido formas poligonales similares mediante la rotación diferencial de fluidos.

En el polo sur, las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble de 1997 a 2002 indican la presencia de una corriente en chorro , pero no de un vórtice polar o un sistema hexagonal similar. Sin embargo, la NASA informó en noviembre de 2006 que Cassini había observado una tormenta similar a un huracán , estacionada en el Polo Sur y con un ojo claramente definido. Es el único ojo observado en un planeta que no sea la Tierra; por ejemplo, las imágenes de la sonda espacial Galileo no muestran un ojo en la Gran Mancha Roja de Júpiter. Además, la termografía revela que este vórtice polar está caliente, el único ejemplo conocido de tal fenómeno en el Sistema Solar. Si bien la temperatura efectiva en Saturno es de 95 K (−178 ° C) , las temperaturas en el vórtice alcanzan los 151 K (−122 ° C) , lo que lo convierte posiblemente en el punto más caliente de Saturno. Tendría casi 8.000  km de ancho, un tamaño comparable al de la Tierra, y experimentaría vientos de 550  km / h . Podría tener miles de millones de años.

De 2004 a 2009 , la sonda Cassini observó la formación, el desarrollo y el final de violentas tormentas eléctricas, incluida la tormenta Dragón o lagunas en la estructura de las nubes que forman "cadenas de perlas" . Las tormentas eléctricas de Saturno son particularmente largas; por ejemplo, una tormenta eléctrica se extendió desde noviembre de 2007 hasta julio de 2008. De manera similar, una tormenta eléctrica muy violenta comienza en enero de 2009 y dura más de ocho meses. Estas son las tormentas eléctricas más largas observadas hasta ahora en el Sistema Solar. Pueden extenderse más de 3.000  km de diámetro alrededor de la región llamada "callejón de tormentas" ubicada 35 ° al sur del ecuador. Las descargas eléctricas causadas por tormentas eléctricas en Saturno emiten ondas de radio diez mil veces más fuertes que las de las tormentas eléctricas terrestres.

Magnetosfera

Vista lejana de Saturno.  Un círculo azul es visible en el polo sur.
Aurora boreal en el polo sur de Saturno (2004, Hubble ).

Saturno tiene un campo magnético intrínseco que tiene una forma simple y se comporta como un dipolo magnético , casi alineado con el eje de rotación del planeta y cuyo polo norte magnético corresponde al polo sur geográfico. Fue descubierto en 1979 por la sonda Pioneer 11 cuando mide su intensidad: su fuerza en el ecuador es de aproximadamente 0,2  Gauss (20  µT ), o una vigésima parte del campo de Júpiter y ligeramente más débil que el campo magnético terrestre . Como resultado, la magnetosfera de Saturno, una cavidad creada en el viento solar por el campo magnético del planeta, es la segunda más grande del Sistema Solar, pero sigue siendo mucho más pequeña que la de Júpiter . La magnetopausa , el límite entre la magnetosfera de Saturno y el viento solar, se encuentra a solo unas veinte veces el radio de Saturno (1.200.000  km ) desde el centro del planeta, mientras que la cola magnética se extiende hacia atrás cientos de veces el rayo de Saturno.

Lo más probable es que el campo magnético se genere de la misma manera que el de Júpiter con corrientes de convección en la capa de hidrógeno metálico líquido creando un efecto dínamo . Esta magnetosfera es eficaz para desviar partículas del viento solar . La interacción de la magnetosfera de Saturno y los vientos solares, como en el caso de la Tierra, produce la aurora boreal en los polos del planeta en los reinos visible , infrarrojo y ultravioleta .

La magnetosfera de Saturno está llena de plasma proveniente del planeta y sus satélites naturales , en particular de Encelado, que expulsa hasta 600  kg / s de vapor de agua a través de sus géiseres ubicados en su polo sur o de la atmósfera de Titán cuyas partículas ionizadas interactúan con la magnetosfera. . Además, hay un cinturón de radiación dentro de la magnetosfera , similar al cinturón de Van Allen para la Tierra, que contiene partículas de energía que pueden alcanzar los diez megaelectronvoltios .

Capacitación

El mecanismo de formación más comúnmente adoptado para la formación de planetas es el patrón de acreción del corazón a partir del disco de acreción . Los planetas gigantes como Saturno, se forman más allá de la línea del hielo , zona más allá de la órbita de marzo donde el material es lo suficientemente frío como para que diferentes tipos de hielo permanezcan en estado sólido. Crecen hasta que se vuelven lo suficientemente masivos como para comenzar a acumular helio , gas hidrógeno del disco, los elementos más ligeros pero también más abundantes. A medida que este fenómeno se acelera, se estima que Júpiter y Saturno han acumulado la mayor parte de su masa en solo 10.000 años. La masa significativamente menor de Saturno en comparación con Júpiter se explica por el hecho de que se habría formado unos pocos millones de años después de Júpiter, cuando había menos gas disponible en su entorno.

Características orbitales

Orbita

El semieje mayor de la órbita de Saturno alrededor del Sol es de 1.427 millones de kilómetros (o 9  unidades astronómicas ). Con una velocidad orbital media de 9,68  km / s , su período de revolución es de aproximadamente 29 años y medio (10.759 días terrestres). La órbita elíptica de Saturno está inclinada 2,48 ° con respecto al plano orbital de la Tierra, la eclíptica . Las distancias al perihelio y afelio son respectivamente 9,195 y 9,957 AU, en promedio, debido a su excentricidad orbital de 0,054.

Rotación

Video de la rotación de Saturno durante cuatro días por Cassini . Observamos en particular la rotación del hexágono en el polo norte y una gran tormenta ovalada hacia + 60 ° de latitud.

Al igual que en Júpiter, las características visibles en Saturno giran a diferentes velocidades según la latitud , una rotación diferencial  , por lo que todas tienen sus propios períodos de rotación . Por convención, se definen varios sistemas, cada uno con su período de rotación.

El primero, que tiene un período de 10  h  14  min  0  s , corresponde a la zona ecuatorial que se extiende entre el borde norte del cinturón ecuatorial sur y el borde sur del cinturón ecuatorial boreal. Las regiones polares norte y sur también están unidas al primer sistema.

El segundo se refiere a todas las demás latitudes y tiene un período de rotación de 10  h  39  min  24  s por convención .

Finalmente, un tercer sistema se basa en la rotación de las transmisiones de radio de Saturno, detectada notablemente por la Voyager 1 y la Voyager 2 porque las ondas emitidas por Saturno están a bajas frecuencias bloqueadas por la atmósfera de la Tierra y tienen un período de rotación de 10  h  39  min  22  s . Entonces se consideró que este valor era igual al período de rotación interna del planeta, incluso si esto seguía siendo desconocido. Al acercarse a Saturno en 2004, Cassini , sin embargo, que el período de rotación de radio de Saturno había aumentado significativamente desde los sobrevuelos anteriores, alrededor de 10  h  45  min  45  s sin que se conozca la causa exacta del cambio.

En marzo de 2007, se observó que la variación en el período de las emisiones de radio del planeta no correspondía realmente a la rotación de Saturno, sino que estaba causada por movimientos de convección del disco de plasma que rodea a Saturno, que son independientes de la rotación. Estos podrían ser consecuencia de la presencia de los géiseres de la luna Encelado . De hecho, el vapor de agua emitido en la órbita de Saturno por esta actividad se carga eléctricamente e induce un arrastre en el campo magnético de Saturno, ralentizando ligeramente su rotación en comparación con la del planeta.

En 2019, un estudio sugiere que las variaciones estacionales podrían ser una variable de confusión a la hora de medir el período de rotación. De hecho, a diferencia de Júpiter, cuyo período de rotación se conoce desde hace mucho tiempo gracias a las mediciones de radio y que tiene una inclinación del eje de 3 °, Saturno tiene una inclinación de 27 °, más que los 23 ° de la Tierra, y por lo tanto conoce las estaciones . Esta variación en la energía solar recibida afectaría al plasma alrededor de Saturno y por lo tanto a su período de rotación creando un arrastre. El mismo año, la NASA sugiere que el período de rotación de Saturno, según los últimos datos recopilados por la sonda Cassini, es de 10  h  33  min  38  s . Este valor se obtuvo observando perturbaciones en sus anillos . Sin embargo, en 2020, la Hoja de datos del planeta de la NASA siempre muestra como período de rotación el valor del tercer sistema devuelto por la Voyager , es decir, 10.656 horas o 10  h  39  min  22  s .

Procesión de Saturno

Lunas

Fotografía en blanco y negro.  Los anillos son visibles en el centro de la imagen sobre Titán y Rea, las otras lunas son puntos blancos.
Cuatro lunas de Saturno son visibles en esta imagen de Cassini  : Titán (la más grande) y Dione en la parte inferior, Prometeo (debajo de los anillos) y Telesto en el cuarto superior / izquierdo.

En 2020, se conocen 82  satélites naturales de Saturno , 53 de ellos con nombre y los otros 29 con designación provisional . Además, hay evidencia de decenas a cientos de satélites menores con diámetros que oscilan entre 40 y 500 metros presentes en los anillos de Saturno , que, sin embargo, no pueden considerarse lunas. La mayoría de las lunas son pequeñas: 34 tienen un diámetro de menos de 10  km y otras 14 tienen una entre 10 y 50  km . Solo siete son lo suficientemente masivos como para haber podido tomar una forma esferoidal bajo su propia gravedad: Titán , Rea , Japeto , Dione , Tetis , Encelado y Mimas (por masa decreciente). Con Hyperion , que por su parte tiene una forma irregular, se dice que estas ocho lunas son “mayores” .

Tradicionalmente, los 24  satélites regulares de Saturno, es decir, aquellos con una órbita prograda, casi circular y ligeramente inclinada, llevan el nombre de titanes de la mitología griega o figuras asociadas con el dios Saturno . Los demás son todos satélites irregulares con una órbita mucho más distante y fuertemente inclinada al plano ecuatorial del planeta, lo que sugiere que son objetos capturados por Saturno, así como un tamaño menor a treinta kilómetros, a excepción de Phœbé y Siarnaq . Llevan el nombre de gigantes de las mitologías inuit , nórdica y celta .

Titán es el satélite más grande de Saturno y representa aproximadamente el 96% de la masa que orbita el planeta, incluidos los anillos. Descubierta por Christian Huygens en 1655 , esta es la primera luna observada. Es el segundo satélite natural más grande del Sistema Solar después de Ganímedes (su diámetro es mayor que el de Mercurio o Plutón , por ejemplo) y el único con una atmósfera mayoritaria compuesta principalmente de nitrógeno en la que se forma una química orgánica compleja. También es el único satélite con mares y lagos de hidrocarburos .

El satélite, compuesto principalmente de roca y hielo de agua , ve que su clima da forma a su superficie de una manera similar a lo que ocurre en la Tierra , lo que hace que a veces se la compare con una "Tierra primitiva" . En junio de 2013, científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía informaron de la detección de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la mesosfera de Titán, un posible precursor de la vida . Por lo tanto, es un posible anfitrión de vida microbiana extraterrestre y un posible océano subterráneo podría servir como un entorno favorable para la vida. En junio de 2014, la NASA afirmó tener pruebas sólidas de que el nitrógeno en la atmósfera de Titán provenía de materiales en la nube de Oort , asociados con cometas , y no de los materiales que formaron Saturno.

Imagen en blanco y negro donde los anillos exteriores están en el centro de la imagen.  La mitad de Rea se muestra junto con las medias lunas de las otras lunas.
Aquí se ven cinco lunas de izquierda a derecha: Janus , Pandora , Enceladus , Mimas y Rhéa (de las cuales solo vemos la mitad izquierda).

La segunda luna más grande de Saturno, Rea, tiene su propio sistema de anillos y una atmósfera delgada. Jápeto, por otro lado, es notable por su colorido -uno de sus hemisferios es particularmente brillante mientras que el otro es muy oscuro- y por su larga cresta ecuatorial. Con, Dioné y Téthys, estas cuatro lunas fueron descubiertas por Jean-Dominique Cassini entre 1671 y 1684.

William Herschel luego descubrió Encelado y Mimas en 1789. El primero, cuya composición química parece similar a la de los cometas , es notable porque emite poderosos géiseres de gas y polvo y podría contener agua líquida bajo su Polo Sur. Por lo tanto, también se considera un hábitat potencial para la vida microbiana. La evidencia de esta posibilidad incluye, por ejemplo, partículas ricas en sal con una composición "similar a un océano "  que indica que la mayor parte del hielo expulsado de Encelado proviene de la evaporación del agua salada líquida. Una descripción general de Cassini en 2015 a través de una columna en Encelado revela la presencia de la mayoría de los ingredientes necesarios para sustentar las formas de vida que practican la metanogénesis . Mimas, mientras tanto, es responsable de la formación de la división de Cassini, y su apariencia, con un cráter de un tercio de su diámetro, la hace compararla regularmente con la Estrella de la Muerte de la saga Star Wars .

En octubre de 2019, un equipo de astrónomos de la Carnegie Institution for Science observó 20 satélites nuevos, lo que convirtió a Saturno en el planeta del Sistema Solar con los satélites naturales más conocidos con 82 confirmados por delante de Júpiter y sus 79  lunas .

Anillos planetarios

Una de las características más conocidas de Saturno es su sistema de anillos planetarios que lo hace visualmente único. Los anillos forman un disco de casi 360.000 km de diámetro  , un poco menos que la distancia Tierra-Luna, con los anillos principales, llamados A, B y C, que se extienden desde aproximadamente 75.000 a 137.000  km desde el ecuador del planeta y tienen un grosor de sólo unas pocas decenas de metros. Además, siempre mantienen la misma inclinación que el ecuador del planeta. Están compuestos principalmente de agua helada (95 a 99% de agua helada pura según análisis espectroscópicos ), con trazas de impurezas de tholin y una capa de carbono amorfo. Aunque parecen ser continuos cuando se ven desde la Tierra, de hecho están formados por innumerables partículas que varían en tamaño desde unos pocos micrómetros hasta diez metros y cada una tiene una órbita y una velocidad orbital diferentes . Mientras que los otros planetas gigantes - Júpiter, Urano y Neptuno - también tienen sistemas de anillos, el de Saturno es el más grande y visible del Sistema Solar con un albedo de 0,2 a 0,6, que incluso se puede observar desde la Tierra utilizando binoculares .

Se ven por primera vez en por el científico italiano Galileo gracias a un telescopio de su fabricación. Esto interpreta lo que él ve como dos misteriosos apéndices a ambos lados de Saturno, que desaparecen y reaparecen durante la órbita del planeta visto desde la Tierra. Bénéficiant d'une meilleure lunette que Galilée, le hollandais Christian Huygens est le premier à suggérer en 1655 qu'il s'agit en fait d'un anneau entourant Saturne, expliquant ainsi les disparitions observées par le fait que la Terre passe dans le plan de este. En 1675 , Jean-Dominique Cassini descubre que en realidad hay varios anillos en una división entre ellos; como tal, la separación observada, ubicada entre los anillos A y B, se denomina "  división de Cassini  " en su honor. Un siglo después, James Clerk Maxwell demuestra que los anillos no son sólidos, sino que en realidad están formados por una gran cantidad de partículas.

Los anillos se nombran alfabéticamente en el orden de su descubrimiento. Están relativamente cerca unos de otros, espaciados en "divisiones" a menudo estrechas, con la excepción de la división Cassini, que tiene casi 5 mil kilómetros de ancho, donde la densidad de partículas disminuye considerablemente. Estas divisiones son causadas en su mayor parte por la interacción gravitacional de las lunas de Saturno, especialmente los satélites pastores . Por ejemplo, Pan está ubicado en la división de Encke y Daphnis está ubicado en la división de Keeler , que habrían creado respectivamente por sus efectos, lo que también permite calcular con precisión la masa de estos satélites. La división de Cassini, por otro lado, parece estar formada por la atracción gravitacional de Mimas .

Imagen Saturno con anillos oblicuos.  Las lunas son puntos brillantes.
Imagen de la Voyager 2 el 4 de agosto de 1981 a 21 millones de kilómetros. Observamos en particular la luna Tetis , proyectando una sombra sobre el planeta, luego Dione y Rea debajo. Un cuarto satélite, Mimas , es más difícil de ver porque está ubicado frente al planeta: está en la parte superior derecha de Thetys, un punto brillante frente a una banda ligeramente más oscura. Su sombra se proyecta sobre la sombra de Thetys, cerca de los anillos.

La abundancia de agua de los anillos varía radialmente, siendo el anillo más externo A el más puro en agua helada; esta variación en abundancia puede explicarse por un bombardeo de meteoritos . Los anillos A , B y C son los más visibles (el anillo B es el más brillante entre ellos) y, por lo tanto, se consideran "principales" . Los anillos D , E , F y G , por otro lado, son más tenues y se descubrieron más tarde. Parte del hielo del anillo E proviene de los géiseres de la luna Encelado .

En 2009, el satélite infrarrojo Spitzer reveló un anillo mucho más distante . Este nuevo anillo, llamado anillo de Phoebe , es muy delgado y está alineado con una de las lunas de Saturno: Phoebe . Por tanto, se asume que la luna sería el origen y compartiría su órbita retrógrada .

Características de los anillos y divisiones de Saturno.
apellido Radio interno Radio exterior Ancho

(km)

Espesor

(metro)

Lleva el nombre de
km R S km R S
Anillo D 66,900 1.110 74510 1.236 7 610
Anillo C 74,658 1.239 92.000 1.527 17 342 5
Anillo B 92.000 1.527 117,580 1.951 25.580 5-10
División Cassini 117.500 1,95 122.200 2,03 4.700 - Jean-Dominique Cassini
Anillo A 122 170 2.027 136,775 2,269 14.605 20-40
División Encke 133.589 2,216 - - 325 - Johann franz encke
División de Keeler 136,530 2,265 - - 35 - James Edward Keeler
División Roche 136,775 2.284 139,380 2.313 2600 Edward Roche
Anillo F 140 180 2.326 - - 30-500
Anillo G 170.000 2,82 175.000 2,90 5,000 1 × 10 5
Anillo e 181.000 3 483.000 8 302.000 1 × 10 7
Anillo de Phoebe ~ 4.000.000 66 > 13.000.000 216 - - Phoebe

No hay consenso sobre el mecanismo de su formación, pero se proponen principalmente dos hipótesis principales sobre el origen de los anillos. Una hipótesis es que los anillos son los restos de una luna destruida de Saturno y la segunda es que los anillos quedaron del material nebular original a partir del cual se formó Saturno. Si estos modelos teóricos asumen que los anillos habrían aparecido temprano en la historia del Sistema Solar , los datos de la sonda Cassini indican, no obstante, que podrían haberse formado mucho más tarde y, por lo tanto, su edad se estima en alrededor de 100 millones de años en 2019. Además, , podrían desaparecer en 100 millones de años. Como resultado de estos descubrimientos, el mecanismo preferido para explicar la aparición de los anillos es que una luna helada o un cometa muy grande habría penetrado el límite de Roche de Saturno.

Otro séquito de Saturno

Un asteroide troyano de un planeta es un asteroide ubicado alrededor de uno de los dos puntos estables de Lagrange (L 4 o L 5 ) del sistema Sol- planeta, es decir, están ubicados a 60 ° por delante o por detrás de la órbita del planeta. Sin embargo, Saturno no tiene ningún asteroide troyano conocido a diferencia de la Tierra , Marte , Júpiter , Urano y Neptuno . Se cree que los mecanismos de resonancia orbital , incluida la resonancia secular , son responsables de la falta de un troyano para Saturno.

Observación

Si bien Urano es visible a simple vista en muy buenas condiciones, especialmente cuando está en oposición, y en un cielo muy oscuro, a menudo se considera que Saturno es el planeta más alejado del Sol y la Tierra visible a simple vista en general. En el cielo nocturno, el planeta aparece como un punto luminoso amarillento brillante con su magnitud aparente promedio de 0.46 - desviación estándar de 0.34. La mayor parte de la variación de magnitud se debe a la inclinación del sistema de anillos en relación con el Sol y la Tierra. Esto se debe a que la magnitud más brillante de -0,55 ocurre alrededor del momento en que el plano de los anillos está más inclinado, y la magnitud más débil de 1,17 ocurre cuando es menor.

Además, Saturno y sus anillos se ven mejor cuando el planeta está cerca de la oposición , con un alargamiento de 180 ° del Sol. La oposición de Saturno ocurre casi todos los años porque el período sinódico de Saturno es de 378 días, pero tiene menos impacto que la posición de los anillos en su visibilidad. Por ejemplo, durante la oposición deSaturno apareció en su momento más brillante debido a una orientación favorable de sus anillos en relación con la Tierra, incluso si el planeta estaba más cerca durante la siguiente oposición a fines de 2003.

Para poder obtener una imagen clara de los anillos de Saturno, es necesario utilizar potentes binoculares o un pequeño telescopio . Cuando la Tierra cruza el plano de los anillos, lo que ocurre dos veces por año de Saturno (aproximadamente cada 15 años terrestres), los anillos desaparecen brevemente de la vista debido a su grosor de unos pocos cientos de metros en promedio. Tal "desaparición" ocurrirá por próxima vez en 2025, pero Saturno estará demasiado cerca del Sol para poder observarlo. Además, también es posible observar características importantes utilizando un telescopio de aficionado, como las grandes manchas blancas que aparecen cerca del solsticio de verano en el hemisferio norte.

Saturno tarda aproximadamente 29,5 años en completar una órbita completa y completar un circuito completo de la eclíptica más allá de las constelaciones de fondo del zodíaco . Ocasionalmente, Saturno se ve oscurecido por la Luna , es decir, la luna cubre a Saturno en el cielo. Como ocurre con todos los planetas del Sistema Solar, las ocultaciones de Saturno ocurren en "estaciones". Las ocultaciones de Saturno tienen lugar todos los meses durante unos 12 meses, seguidos de unos cinco años durante los cuales no se registra dicha actividad. Dado que la órbita de la Luna está inclinada varios grados con respecto a la de Saturno, las ocultaciones solo ocurrirán cuando Saturno esté cerca de uno de los puntos en el cielo donde los dos planos se cruzan, tanto la longitud del l El año de Saturno como el período de precesión nodal de 18,6 años terrestres desde la órbita de la Luna influyen en la periodicidad -.

Historia de observaciones

Antes de los telescopios

Estatua de Saturno frente a un cielo azul, un hombre barbudo comiendo a un bebé.
Representación clásica del dios Saturno devorando a uno de sus hijos.

Saturno se conoce desde tiempos prehistóricos y se registra temprano en la historia como una figura importante en varias mitologías . Desde la Antigüedad y antes del descubrimiento de Urano en 1781, ha sido el planeta más distante del Sol conocido y marca así el límite extremo del Sistema Solar en la mente de los astrónomos. En el antiguo Egipto , simboliza a la deidad Horus como Hor-ka-pet ( "toro celestial" ) mientras que los sumerios lo llaman Lubat-saguš ( "estrella solar" ). Los astrónomos babilonios observan y registran los movimientos de Saturno sistemáticamente desde al menos el IX º  siglo  aC. AD , llamándolo Kajamanu .

En griego antiguo, el planeta se conocía como Φαίνων Phainon , luego en la época romana como "la estrella de Saturno  " , el dios de la agricultura , de donde el planeta deriva su nombre moderno. Los romanos consideran que el dios Saturno es el equivalente del Titán Cronos  ; en griego moderno, el planeta conserva el nombre de Kronos ( griego moderno  : Κρόνος ). Además, el nombre griego se sigue utilizando en forma de adjetivo , en particular para los asteroides kronocross . El astrónomo griego Claude Ptolomeo basa sus cálculos de la órbita de Saturno en observaciones que realiza mientras está en oposición y supone que hace mucho frío por su distancia del Sol, que luego ubica entre Venus y Marte .

En la astrología hindú , Saturno se conoce como "  Shani  " y juzga a las personas en función de sus acciones. La antigua cultura china y japonesa se refiere a Saturno como "la estrella de la tierra" (土星) en la cosmología de los cinco elementos de Wuxing . En hebreo antiguo, Saturno se llama "Shabbathai" y su ángel es Cassiel .

La Estrella de los Tres Reyes , o Estrella de Belén , a veces se dice que fue una nova , una supernova o incluso el cometa Halley , y estas hipótesis finalmente se dejaron de lado porque ninguno de estos fenómenos tuvo lugar durante el reinado de Herodes . Entonces, la explicación actual es que la luz intensa fue producida por una conjunción entre Júpiter y Saturno durante el año.

Búsquedas del telescopio desde el XVII °  siglo

15 dibujos que muestran la representación de los anillos evolucionando de discos próximos al planeta a anillos.
Dibujos de Huygens de 1659 que representan la evolución de la percepción de Saturno desde la primera observación (I) de Galileo .

En 1610 , Galileo , después de haber descubierto cuatro lunas de Júpiter -los satélites galileanos-  gracias a un telescopio astronómico de su diseño, decide utilizar su nuevo instrumento para observar Saturno. Al apuntarlo al planeta, observa sus anillos por primera vez pero no comprende su naturaleza debido a la resolución demasiado baja de su telescopio ( aumento de 20): los ve y los dibuja como dos lunas muy grandes que rodean a Saturno. . En una carta, describe el planeta como "no una sola estrella, sino una composición de tres que casi se tocan entre sí, nunca se mueven relativamente entre sí, y que están alineadas a lo largo del zodíaco, siendo la del medio tres veces más grande que la estrella". dos lados ” .

En 1612 , la Tierra pasando en el plano de los anillos - lo que ocurre aproximadamente una vez cada 15 años - desaparecen de su vista: esto lo sorprende pero le permite comprender que Saturno es en realidad un solo cuerpo; también es el primero en la historia en haber observado este evento astronómico. Sin embargo, no comprende el origen de esta desaparición, e incluso escribe, en referencia al origen mitológico del nombre de la estrella, que Saturno habría "devorado a sus propios hijos" . Luego, en 1613 , reaparecen sin que Galileo pudiera tampoco hacer una hipótesis sobre lo que observaba.

En 1616, volvió a diseñar los anillos, esta vez como asas alrededor del planeta. Luego escribió: "los dos compañeros ya no son globos pequeños, sino que ahora son mucho más grandes y ya no son redondos ... son semielipses con pequeños triángulos negros en el medio y de la figura y contiguos al globo de Saturno, que siempre se ve como redonda ” .

En 1655 , Christian Huygens , con un telescopio con un aumento de 50, descubrió cerca de Saturno una estrella que más tarde se llamaría Titán . Además, postula por primera vez que Saturno estaría rodeado por un anillo sólido, formado por "brazos" . Tres años después, en su libro Systema Saturnium , explica el fenómeno de la desaparición de los anillos previamente observado por Galileo. En 1660, Jean Chapelain especula que estos anillos estarían compuestos por una gran cantidad de pequeños satélites, lo que pasa desapercibido porque la mayoría de los astrónomos piensan entonces que el anillo es sólido.

Dibujo anotado que muestra a Saturno rodeado por un anillo sólido similar a un toro.
Robert Hooke toma nota de las sombras ( una y b ) emitidos por el mundo y los anillos en la parte superior de la otra en este dibujo de Saturno en 1666.

En 1671 y 1672, durante un fenómeno de desaparición de los anillos, Jean Dominique Cassini descubrió Jápeto y luego Rea , las dos lunas más grandes de Saturno después de Titán. Posteriormente, en 1675 y 1676, determinó que el anillo estaba formado por varios anillos, separados por al menos una división; el más grande de ellos, y el que probablemente observó, separando los anillos A y B, más tarde se llamaría la división de Cassini en su honor. Finalmente, en 1684 descubrió dos lunas nuevas: Téthys y Dione . Luego nombró a las cuatro lunas descubiertas Sidera Lodoicea ("las estrellas de Luis") en honor al rey de Francia Luis XIV .

No se hizo ningún otro descubrimiento significativo durante un siglo hasta el trabajo de William Herschel , también el descubridor del planeta Urano . En 1780, informó sobre una línea negra en el anillo B, una división que probablemente sea la misma que la observada por Johann Franz Encke en 1837 y que tomará el nombre de este último como la división de Encke . En 1789, cuando los anillos desaparecieron, identificó otras dos lunas: Encelado y Mimas . Esta observación también le permite confirmar que el planeta está aplanado en los polos, lo que solo se sospechaba antes, y hacer la primera estimación del grosor de los anillos, a unos 500 kilómetros. Finalmente, en 1790, determinó que el período de rotación de los anillos era de 10  h  32  min , un valor muy cercano a la realidad. Pierre-Simon de Laplace , con las leyes de Kepler , proporciona una primera estimación de la distancia del planeta al Sol a 1.400 millones de kilómetros. Además, a partir de su tamaño aparente , estima el diámetro del planeta en 100.000  km y el diámetro de los anillos en 270.000  km .

En 1848, William Cranch Bond y su hijo George Phillips Bond observaron por primera vez Hyperion , un satélite en resonancia orbital con Titán, también descubierto de forma independiente dos días después por William Lassell , descubridor dos años antes de la luna más grande de Neptuno , Tritón . Al año siguiente, Edouard Roche sugiere que los anillos se habrían formado cuando un satélite se acercó a Saturno y que se habría descompuesto debido a las fuerzas de las mareas  ; un concepto que luego tomará el nombre de límite de Roche .

En la década de 1850, se hicieron varias observaciones a través del anillo C , recién descubierto por padre e hijo Bond, lo que socavó la teoría de los anillos sólidos. En 1859, James Clerk Maxwell publicó su libro Sobre la estabilidad del movimiento de los anillos de Saturno en el que argumentó que los anillos en realidad están formados por " un número indefinido de partículas no conectadas" , todas orbitando Saturno independientemente; este trabajo le valió el Premio Adams . Esta teoría se demostró correcta en 1895 mediante estudios espectroscópicos realizados por James Keeler y William Campbell en el Observatorio Lick , en los que observaron que las partes internas de los anillos orbitan más rápido que las partes externas.

En 1872, Daniel Kirkwood logró definir que las divisiones de Cassini y Encke resuenan con las cuatro lunas interiores entonces conocidas: Mimas, Encelado, Tethys y Dione.

En la segunda parte del XIX °  siglo , la fotografía se desarrolla y Saturno ahora es un objetivo primordial: muchos astrofotografos de Warren Street a John R. Commons a través de los hermanos Hermanos Henry el entonces toman una imagen, el crédito para la primera Fotografía exitosa compartida entre Commons y los hermanos Henry.

En 1899, William Henry Pickering descubrió Phoebé , un satélite irregular que no estaba en rotación sincrónica y tenía una órbita retrógrada . Es la primera de su tipo encontrada y, además, es la única luna de Saturno descubierta a partir de una observación de la Tierra sin aprovechar la desaparición de los anillos.

En el XX °  siglo y el XXI °  siglo , la mayoría de la información sobre el planeta, entonces son conocidos a través de las diversas misiones de exploración espacial . Sin embargo, los eventos en los que la Tierra cruza el plano de los anillos se siguen utilizando para la observación de la Tierra. Por ejemplo, en 1966, el Observatorio Allegheny fotografió lo que más tarde se llamaría el anillo E y se descubrieron las lunas Janus y Epimetheus ; luego, en 1979 y 1980, otros tres nuevos fueron creados por equipos separados: Télesto , Calypso y Hélène . El telescopio espacial Hubble también rastrea la actividad del sistema de Saturno de forma continua, a veces devolviendo imágenes notables como un tránsito cuádruple observado en 2009.

Exploración

Pasos elevados

En el último cuarto del XX °  siglo, Saturno es visitado por los tres sondas espaciales de la NASA , que realizan una paso elevado de la misma: Pioneer 11 en 1979 , la Voyager 1 en 1980 y Voyager 2 en 1981 .

Habiendo utilizado la asistencia de gravedad de Júpiter , el Pioneer 11 realiza el primer sobrevuelo de Saturno en septiembre de 1979 y pasó unos 21 000  km desde la cima de las nubes del planeta, deslizándose entre el anillo interior y las capas superiores de la atmósfera. La nave espacial toma fotografías de baja resolución del planeta y algunos de sus satélites, aunque su resolución es demasiado baja para discernir detalles de su superficie. La sonda espacial también estudia los anillos del planeta, revelando el delgado anillo F y confirmando la existencia del anillo E  ; Además, el hecho de que las divisiones de los anillos se muestren brillantes cuando la sonda las ve con un ángulo de fase alto revela la presencia de un material de dispersión de luz fina y, por lo tanto, no están vacías. Además, Pioneer 11 proporciona datos extensos sobre la magnetosfera y la atmósfera de Saturno, así como la primera medición de temperatura de Titán a 80 K (-193 ° C) .

Imagen muy colorida de Saturno oblicuo, con tonalidades que van del naranja al amarillo.
Imagen en falso color de Saturno registrada por la Voyager 1 .

Un año después, en noviembre de 1980 , la Voyager 1 a su vez visitó el sistema de Saturno. La sonda devuelve las primeras imágenes de alta resolución del planeta, sus anillos y sus lunas, incluidas Dione , Mimas y Rhéa . La Voyager 1 también realiza un sobrevuelo de Titán , lo que aumenta el conocimiento de la atmósfera de esta luna , incluido que es impenetrable en longitudes de onda visibles , lo que evita la obtención de imágenes de los detalles de la superficie, y la presencia de trazas de etileno y otros hidrocarburos . La consecuencia de este último sobrevuelo es cambiar profundamente la trayectoria de la sonda y expulsarla del plano de la eclíptica .

Casi un año después, en agosto de 1981, la Voyager 2 continuó el estudio. Pasando 161.000  km desde el centro del planeta en, toma primeros planos de las lunas y proporciona evidencia de la evolución de la atmósfera y los anillos gracias a sus cámaras más sensibles que las sondas anteriores. Desafortunadamente, durante el sobrevuelo, la plataforma de la cámara orientable se atasca durante varios días, lo que implica que algunas fotografías no se pueden tomar en el ángulo deseado y resulta en la pérdida de parte de los datos tomados. La asistencia gravitacional de Saturno se utiliza finalmente para dirigir la sonda hacia Urano y luego hacia Neptuno , haciendo de esta sonda la primera y la única que ha visitado estos dos planetas.

Primer plano del anillo de Saturno, manchas oscuras que contrastan con el aspecto brillante del anillo.
Los "rayos" del anillo B de Saturno, vistos por la Voyager 2 .

El programa Voyager permite muchos descubrimientos, como el de varios satélites nuevos que orbitan cerca o en los anillos del planeta, incluidos Atlas y los satélites pastor Prometheus y Pandora (los primeros descubiertos), o tres nuevas divisiones en los anillos, entonces respectivamente llamadas Maxwell , Huygens y Keeler . Además, el anillo G está descubierto y "rayos" - se observa en la - manchas oscuras anillo B .

Resumen de sobrevuelos
Investigacion Con fecha de Agencia Espacial Distancia (km) Logros clave
Bandera de estados unidosPionero 11 NASA 79.000 Primer sobrevuelo exitoso de Saturno.

Descubrimiento del anillo F .

Bandera de estados unidosViajar 1 NASA 184,300 Primeras imágenes en alta resolución.
Bandera de estados unidosViajar 2 NASA 161.000 Uso de la asistencia gravitacional de Saturno para ir a Urano y luego a Neptuno .

Cassini - Huygens

La sonda se muestra muy cerca de los anillos de Saturno, formada por una parte blanca y una dorada.
Impresión artística del desarrollo de la órbita de Cassini alrededor de Saturno.

Cassini-Huygens es una misión de exploración del sistema de Saturno de la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana , el programa integrado Flagship . Lanzado el, La sonda espacial se compone de la Cassini orbitador desarrollado por la NASA y las Huygens Lander desarrollado por la ESA - llamado respectivamente, después de Jean-Dominique Cassini y Christian Huygens , dos científicos que tienen un conocimiento avanzado en gran medida por el planeta XVII °  siglo. Se colocó en órbita alrededor de Saturno en julio de 2004 , el módulo de aterrizaje aterrizó en Titán en enero de 2005 y el orbitador continuó su estudio, después de dos extensiones de misión además de la duración inicialmente planeada de cuatro años, hasta que donde decae en la atmósfera de Saturno para evitar cualquier riesgo de contaminación de los satélites naturales .

Imagen de montañas de color óxido con formaciones blancas cerca de picos nevados.
La superficie de Titán fotografiada a una altitud de 10  km por Huygens .

Huygens recopila información y realiza una avalancha de fotografías durante el descenso y después de su aterrizaje. A pesar de los problemas de diseño y la pérdida de un canal de comunicación, el módulo de aterrizaje logró aterrizar cerca de un lago de petróleo para tomar medidas.

Cassini continúa orbitando alrededor de Saturno y continúa el estudio científico de la magnetosfera y los anillos de Saturno, aprovechando sus pasajes de corta distancia desde los satélites para recolectar datos detallados sobre ellos y obtener imágenes de calidad del sistema de Saturno.

Con respecto a las lunas de Saturno , Cassini permite afinar el conocimiento de la superficie de Titán - con sus grandes lagos de hidrocarburos y sus numerosas islas y montañas - y sobre la composición de su atmósfera , para descubrir los géiseres de Encelado convirtiéndolo en un lugar propicio para la aparición de la vida , para obtener las primeras imágenes detalladas de Phœbé - sobre la que sobrevuela en junio de 2004 - y para descubrir seis nuevas lunas con nombre, entre las que se encuentran Méthone y Pollux, por ejemplo.

El orbitador analiza la estructura de los anillos de Saturno en detalle , incluso fotografiando uno nuevo previamente desconocido ubicado dentro de los anillos E y G , y observa formaciones asombrosas de la atmósfera del planeta gigante en sus polos, como el ' hexágono de Saturno . Además, los datos recogidos sobre los anillos de Saturno durante las últimas órbitas permiten estimar su edad: habrían aparecido hace menos de 100 millones de años y deberían desaparecer en 100 millones de años.

En definitiva, la sonda espacial Cassini realiza durante su misión 293 órbitas alrededor de Saturno y realiza 127 sobrevuelos de Titán, 23 de Encelado y otras 162 lunas del planeta en condiciones que han permitido realizar extensas investigaciones. Se recopilan 653  gigabytes de datos científicos y se toman más de 450.000 fotografías. La misión Cassini-Huygens cumple todos sus objetivos científicos y, por lo tanto, se considera un gran éxito gracias a los numerosos datos de calidad producidos.

Imagen de Saturno oscureciendo el Sol y apareciendo un color naranja oscuro.  Los anillos más externos tienen un color cercano al azul.  Al hacer zoom, muchas lunas se ven como puntos blancos.
El día en que la Tierra sonrió , fotografía tomada el 19 de julio de 2013 por Cassini durante un eclipse de sol . El hecho de que su luz esté enmascarada permite en particular distinguir los anillos exteriores difusos E y G. Finalmente, como indica el nombre de la fotografía, podemos observar la Tierra como un punto azul a la derecha del planeta debajo de sus anillos. .

Misiones futuras

La exploración con sonda espacial de un planeta tan lejano como Saturno es muy costosa debido a la alta velocidad que requiere una nave espacial para lograrlo, la duración de la misión y la necesidad de recurrir a fuentes de energía capaces de compensar una radiación solar más débil. , como paneles solares muy grandes o un generador termoeléctrico de radioisótopos .

En 2008, la NASA y la Agencia Espacial Europea estudiaron la Misión del Sistema Titán Saturno (TSSM), que comprende un orbitador, un módulo de aterrizaje y un globo aerostático destinado a estudiar Titán , pero este proyecto se abandonó al año siguiente. También se prevé una misión menos costosa en el marco del programa Discovery , Titan Mare Explorer (2011), pero finalmente no se retiene.

Sin embargo, ante el interés científico de Saturno y sus lunas (en particular Titán y Encelado que podrían albergar la vida ), se proponen sucesores de Cassini-Huygens en el marco del programa Nuevas Fronteras de la NASA. Así, en 2017 se están evaluando cinco misiones: una nave espacial que realizaría un relevamiento buceando en la atmósfera de Saturno ( SPRITE ), dos misiones que analizarían de manera precisa los materiales expulsados ​​por los géiseres de Encelado al sobrevolar esta luna varias veces y determinaría la posible presencia de signos de formas de vida ( ELSAH y ELF ) y finalmente dos misiones destinadas a estudiar a Titán en profundidad, la primera en órbita ( Oceanus ) y la segunda, más atrevida en cuanto a técnica, por mediante un dron que realiza vuelos de varias decenas de kilómetros sobre la superficie de la luna aprovechando su baja gravedad y la alta densidad de su atmósfera ( Libélula ). Finalmente, solo se selecciona la misión Dragonfly en 2019 para una salida programada en 2026 y una llegada a Titán en 2034.

En cultura

Ciencia ficción

Pintura de Voltaire en tres cuartos, sonriendo y sosteniendo un libro en su mano izquierda.
Voltaire , en Micromégas , describe a los habitantes de Saturno como de dos kilómetros.

Saturno está presente en muchas obras de ciencia ficción y su representación ha ido evolucionando según los conocimientos sobre el planeta. Entre las primeras obras relacionadas con la ciencia ficción que evocan a Saturno se encuentra en particular Micromégas (1752) de Voltaire . En ese momento, era el planeta más distante conocido del Sol (Urano sería descubierto en 1781 y Neptuno en 1846) y se desconocía su estructura gaseosa. Así, el planeta se describe como sólido y habitado por gigantes de dos kilómetros de altura, con 72 sentidos y una esperanza de vida de 15.000 años; el secretario de la “Academia Saturno” acompaña al personaje principal Micromegas en la Tierra . Un siglo después, en Héctor Servadac (1877), Julio Verne hace pasar a los aventureros cerca de Saturno montando un cometa . El autor lo describe y luego lo dibuja como rocoso con una superficie sólida desierta y que tiene 8 satélites y 3 anillos.

Después de que la ciencia moderna haya revelado que el planeta no tiene una superficie sólida y que su atmósfera y temperatura son hostiles a la vida humana, su representación evoluciona en consecuencia. Además, sus anillos planetarios y su vasto sistema de lunas se convierten en un marco más común para la ciencia ficción, por ejemplo en La Voie martienne (1952) de Isaac Asimov o en La Zone du Dehors (2007) de Alain Damasio . También se consideran las ciudades flotantes en la atmósfera de Saturno, como en Accelerando (2005) de Charles Stross .

En el cine , está notablemente representado en Beetlejuice (1988) de Tim Burton , donde está poblado por gigantescos gusanos de arena , o sirve de telón de fondo en Interstellar (2014) de Christopher Nolan , habiendo enviado la NASA cuatro astronautas cerca del planeta en el objetivo de llegar a un agujero de gusano .

Música

"Saturno, el Portador de la Vejez" es la 5 ª  trabajos de movimiento de gran orquesta de los planetas , compuesta y escrita por Gustav Holst entre 1914 y 1916. Además, Saturno es una canción del grupo de rock estadounidense Sleeping At Last .

Simbolismo

Su símbolo “   ”, de origen antiguo, representaría la hoz del dios Saturno o se deriva de la minúscula griega carta kappa , inicial del griego antiguo Κρόνος ( Kronos ). No obstante, la Unión Astronómica Internacional recomienda reemplazar el símbolo "   " por la abreviatura "S" , correspondiente a la letra mayúscula latina S , la inicial del Saturno en inglés .

Notas y referencias

Notas

  1. Seis de sus satélites naturales también son visibles de izquierda a derecha: Titán (5,150 kilómetros de diámetro), Jano (179  km ), Mimas (396  km ), Pandora (396 81), Epimeteo (113  km ) y Encelado (504  km ).
  2. El rectángulo negro en la parte inferior derecha se debe a la falta de datos.
  3. Radio ecuatorial de Saturno (60,268  km ), tomado aquí como unidad de longitud
  4. la estrella de Saturno no es una sola estrella, sino que es una composición de tres, que casi se tocan entre sí, nunca cambian ni se mueven entre sí, y están arregladas en una fila a lo largo del zodíaco, siendo la del medio tres veces más grandes que los laterales  ” - Galileo, 1610 (informado en inglés por Deiss y Nebel)
  5. “¿  Quizás Saturno ha devorado a sus propios hijos  " - Galileo, 1612 (informado en inglés por Deiss y Nebel)
  6. Los dos compañeros ya no son dos pequeños globos perfectamente redondos [...] sino que están presentes mucho más grandes y ya no redondos [...] es decir, dos medias elipses con dos pequeños triángulos oscuros en el medio de la figura y contiguos a el globo central de Saturno, que se ve, como siempre, perfectamente redondo  ” - Galileo, 1616 (informado por Calvin J. Hamilton)
  7. Distancia mínima de vuelo desde el centro del planeta.

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  256. (en) George A. Wilkins , El Manual de estilo de la IAU ,( leer en línea [PDF] ), p.  S27 .

Ver también

Bibliografía

Artículos relacionados

enlaces externos

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Pau Vallejo Anton

Siempre es bueno aprender. Gracias por el artículo sobre Saturno (planeta).

Ivan Cabello Arroyo

La entrada sobre Saturno (planeta) me ha sido muy útil.