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Saturno. Fotos desde Cassini durante el equinoccio en 2008

 

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El Sistema Solar y las órbitas de sus planetas

Saturno

Saturno orbita alrededor del Sol a una distancia media de 9,5 unidades astronómicas, es decir, 1,4 mil millones de kilómetros. Segundo planeta por el tamaño, con un diámetro de 121.000 kilómetros, es conocido sobre todo por sus magníficos anillos.

Al igual que Júpiter, gira muy muy rápido sobre sí mismo, en una decena de horas, y está constituido esencialmente de hidrógeno y helio, como lo prueba su densidad muy baja solamente de 0,69 veces la del agua.

El planeta ha sido estudiado detalladamente por cuatro sondas: Pioneer 11 en 1979, Voyager 1 en 1980, Voyager 2 en 1981 y, sobre todo, Cassini-Huygens desde el 2004.

Éstas han revelado la complejidad de los anillos y han aportado imágenes a alta resolución de la superficie visible de Saturno. Esta última ha demostrado ser mucho menos coloreada que la de Júpiter, sin embargo, con bandas amarillentas paralelas al ecuador y algunas manchas blancas.

 

 

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Esta foto de color natural del planeta Saturno fue creada de las fotos tomadas por Cassini durante su misión extendida del equinoccio en julio de 2008. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute

Estructura interna

Saturno tiene una estructura interna semejante a Júpiter. Un aplanamiento más fuerte del planeta sugiere que su núcleo rocoso es más voluminoso. El campo magnético más débil indica, por su parte, que la capa de hidrógeno metálico debe ser menos espesa.

La parte superior de la atmósfera es también similar a la de Júpiter, con las tres mismas capas (NH3, NH4SH y H2O) y una estructura en bandas paralelas al Ecuador.

La falta de color y contraste es debida a la gravedad más baja de Saturno, que hace que las tres capas se repartan sobre varias centenas de kilómetros, en lugar de varias decenas de kilómetros como en Júpiter. Las capas profundas están así cubiertas por centenas de kilómetros de bruma.

Como su vecino, Saturno emite más energía de la que recibe, en este caso 2,5 veces más. Esto probablemente no es debido a la energía acumulada durante la fase de formación, sino más bien a caídas de helio al interior del planeta, similares a nuestras precipitaciones de lluvia. Estos movimientos transforman la energía gravitacional en calor, y también pueden explicar la baja concentración en helio en las capas externas.

Los anillos

Los anillos de Saturno fueron observados por primera vez por Galileo en 1610, que los tomó por dos satélites del planeta. Christian Huygens los describió como un anillo único en 1655. Fueron identificados como varios anillos sólo algunos años más tarde, en particular por Cassini en 1675, que identificó la división que lleva su nombre.

 

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Una vista de los anillos de Saturno tomada por la sonda Cassini a una distancia de 6,4 millones de kilómetros nueve días antes de su entrada a órbita. Los anillos son principalmente formados por hielo de agua, y las variaciones de color son probablemente debidas a diferentes grados de contaminación por otros elementos, por ejemplo rocas. Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute

Los anillos tienen un diámetro externo del orden de 600.000 kilómetros y un espesor de apenas 2 kilómetros. Las imágenes tomadas por las sondas muestran que los anillos relativamente anchos que se pueden ver desde la Tierra están formados de hecho por una multitud de anillos muy finos y muy próximos.

Estos anillos muy finos están formados por una miríada (un número incalculable) de pequeños cuerpos sólidos independientes, en órbita alrededor del planeta y girando cada vez más rápido cuando están próximos a Saturno. Estos cuerpos están esencialmente constituidos por hielo, o bien por rocas recubiertas de hielo. Su tamaño varía entre el milímetro y varias decenas de metros.

Los planetólogos piensan que los anillos son el resultado de la explosión de un satélite que se acercó demasiado a Saturno.

Imagínese, en efecto, que un cuerpo de gran tamaño viene a aventurarse demasiado cerca del planeta. Todos los puntos de este cuerpo no se encuentran a la misma distancia de Saturno, van, así pues, a someterse a una fuerza de gravedad ligeramente diferente. La divergencia es en particular muy importante entre la cara girada hacia el planeta y la cara opuesta.

El resultado global es que el cuerpo está sometido a una fuerza que tiende a estirarlo, e incluso a desgarrarlo —hablamos de una fuerza de marea, porque es el mismo fenómeno que explica las deformaciones de la Tierra que dan lugar a las mareas—.

El estallido se produce cuando la fuerza de marea se vuelve superior a las fuerzas de cohesión del cuerpo, lo que se produce cuando el planeta alcanza una distancia mínima llamada límite de Roche.

Observemos que las fuerzas de marea todavía intervienen en nuestros días impidiendo a los restos aglomerarse para formar un nuevo cuerpo.

Saturno está rodeado de una veintena de satélites, de los cuales algunos interactúan con los anillos.

Así pues, el satélite Mimas es la causa de la mayor discontinuidad en los anillos, la división de Cassini. Si los cuerpos se encuentran en esta división, su período orbital sería la mitad exactamente de el de Mimas. Habría, pues, un efecto de resonancia similar al que afecta a los asteroides y a Júpiter, y se modificaría la órbita de estos cuerpos.

Otros satélites, calificados de pastores, tienen el efecto inverso. Actuando de acuerdo, tienden a confinar algunos de los pequeños cuerpos en órbitas bien definidas.

La sonda Cassini-Huygens

Nuestro conocimiento de Saturno y sus satélites dio un salto enorme adelante con la misión Cassini-Huygens, una colaboración entre la NASA y la ESA. El lanzamiento de la sonda se celebró en octubre de 1997, y la llegada a Saturno en julio de 2004. Esta misión es un bello ejemplo de billar interplanetario, ya que utiliza cuatro veces la ayuda de un planeta, dos veces Venus, una vez la Tierra, luego por fin Júpiter en el año 2000.

 

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Concepción artística de la maniobra de inserción orbital de la misión Cassini/Huygens y su paso por los anillos del planeta. Crédito: NASA/JPL


Esta misión se componía de dos elementos: un orbitador que gira alrededor de Saturno desde 2004 y una sonda que hundió en la atmósfera de Titán.

El orbitador, llamado Cassini, estudia la atmósfera de Saturno, en particular sus potentes vientos, el sistema de anillos y la magnetosfera. Procede también a sobrevuelos aproximados de los diferentes satélites de hielo, especialmente Titán, así observó su atmósfera y la superficie.

La sonda, llamada Huygens, alcanzó Titán en enero de 2005. Estudió la composición de la atmósfera del satélite durante su caída que duró dos horas y media, y luego su superficie.

Los nombres de las dos sondas se dedicaron a dos astrónomos del siglo XVII, el holandés Christian Huygens, que descubrió Titán y fue el primero en comprender que Saturno estaba rodeado de anillos, y el italiano Jean-Dominique Cassini, que descubrió la mayor división en los anillos.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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