Saturno

Saturno es el sexto planeta más alejado del Sol y el segundo planeta más grande y de mayor masa de nuestro sistema solar. Al igual que Júpiter, Saturno es un gigante gaseoso compuesto principalmente de hidrógeno y helio. No es el único planeta que tiene anillos, pero sin duda, el sistema de anillos de Saturno es el más espectacular, complejo y el único visible desde la Tierra.

Conocemos actualmente 146 satélites de Saturno. Desde los chorros de vapor de agua, hielo y gases que brotan de la luna Encélado de Saturno hasta los lagos de metano en la densa atmósfera de nitrógeno, metano y etano de la enorme luna Titán, el sistema planetario de Saturno es una colección de mundos fascinantes que aún guardan multitud de misterios esperando a ser revelados.

El nombre de Saturno proviene del dios romano de la agricultura, que se equipara con la deidad griega Cronos, uno de los titanes y padre de Zeus (el dios romano Júpiter) e hijo de Gea y Urano.

Saturno era el planeta más distante de los cinco conocidos desde la antigüedad. Galileo Galilei lo observó en 1610 con su telescopio y lo caracterizó rodeado de dos esferas. Años más tarde Christian Huygens con un telescopio mejorado pudo confirmar que Saturno estaba rodeado por un anillo plano y delgado.

En la era espacial la primera sonda en sobrevolarlo fue la Pioneer 11 de la NASA en 1979. Actualmente la mayoría del conocimiento de este anillado mundo se lo debemos a la misión Cassini de la NASA, última en visitarlo, orbitó el planeta desde 2005 hasta 2017 y logró aterrizar una pequeña sonda, la cápsula Huygens de la ESA, en la superficie de la luna Titán.

Características físicas de Saturno

Con un diámetro 9,5 veces el terrestre, su radio ecuatorial es de 60.268 km mientras que su radio polar es de 54.354 km, siendo el planeta más ovalado del Sistema Solar (elipticidad de 0,09796), muy superior a la Tierra (e=0,00335), debido a su naturaleza fluida, su rápida rotación y relativa baja gravedad. Otros planetas gigantes son también ovalados pero en menor medida.

Con ese tamaño y una masa de 95,159 tierras tiene una densidad media de 0,687 g/cm3, Saturno es el planeta menos denso del Sistema Solar y el único con una densidad menor a la del agua. El volumen del planeta es suficiente como para contener 832 veces la Tierra.

Características orbitales de Saturno

Saturno tiene el segundo día más corto del sistema solar. Un día en Saturno dura tan solo 10,7 horas (el tiempo que le toma a Saturno rotar o girar una vez), y Saturno hace una órbita completa alrededor del Sol (un año en Saturno) en aproximadamente 29,4 años terrestres (10.756 días terrestres). Debido a su turbulenta atmósfera y su naturaleza gaseosa la velocidad de rotación es diferente dependiendo de la latitud del planeta. En latitudes bajas y altas (en el ecuador y en los polos) la velocidad es mayor que en latitudes medias, pero como referencia en planetas sin superficie sólida a menudo se toma el período de rotación de la magnetosfera como periodo de rotación del planeta, estimado entre 10 y 11 horas. Gracias a los últimos estudios de la sonda Cassini sobre el sistema de anillos de Saturno, se ha podido determinar en 10 horas, 33 minutos y 38 segundos la duración de una rotación completa del planeta.

El eje de rotación de Saturno está inclinado 26,73º con respecto a su órbita alrededor del Sol, lo que es similar a la inclinación de 23,5º de la Tierra y al igual que en nuestro planeta, Saturno experimenta estaciones. Saturno experimenta cambios estacionales en el color de su atmósfera, los vientos y las nubes. Visto desde la Tierra, cuando Saturno llega al equinoccio apenas se pueden ver los anillos y las sombras que generan en la capa exterior del planeta, puesto que están de canto. En cada solsticio las sombras se proyectan en un hemisferio.

Saturno gira a una distancia media del Sol de 1.433 millones de kilómetros (9,58 UA) y debido a la excentricidad de su órbita (e=0,0565), se acerca en el perihelio o punto más cercano al Sol a tan solo 1.352,5 millones de km y se aleja a 1.514,5 millones de km en el afelio, siendo la variación de su órbita de casi 162 millones de km, mayor de la distancia media entre la Tierra y el Sol, que es de 149,6 millones de km. La órbita de Saturno se encuentra inclinada 2,485° con respecto al plano de la eclíptica.

Saturno está en resonancia orbital 5:2 con Júpiter, mientras que Saturno realiza cinco traslaciones alrededor del Sol, Júpiter realiza dos vueltas. Se considera que esta resonancia tiene efectos estabilizadores para las órbitas de ambos planetas.

Estructura interna de Saturno

El interior de Saturno y el tamaño de las diferentes capas internas que lo componen es prácticamente desconocido. Al igual que el resto de los planetas gigantes gaseosos, la mayor parte de su interior está en forma líquida o metálica. Los modelos teóricos consideran que el interior del planeta podría ser similar al gigante gaseoso Júpiter, pero con un núcleo claramente diferenciado de entre 15 y 18 masas terrestres rodeado de otros compuestos solidificados por la presión y el calor, donde se superarían los 12.000° C. Estudios recientes sobre los datos sismógrafos recabados por la sonda Cassini sobre los anillos del planeta sugieren la posibilidad de tener un núcleo difuso en constante movimiento que podría abarcar cerca de un 60% del radio total del planeta.

El núcleo estaría cubierto de una capa de hidrógeno metálico (donde se generan las corrientes eléctricas causantes del campo magnético) y helio, otra capa de hidrógeno líquido y otra capa exterior de hidrógeno más gaseoso. Finalmente tendría una extensa atmósfera compuesta principalmente de hidrógeno (97%), helio (2,5%) y trazas de metano (0,05%) y otros compuestos en menor medida como vapor de agua, amoníaco, etano y fosfano.

Al igual que Júpiter y Neptuno, su estructuración en capas de elementos permite que expulse 2,5 veces más energía de la que recibe del Sol. Esta energía gravitatoria liberada en forma de calor se produce entre la separación de las capas homogéneas de hidrógeno y helio desde la temprana formación del planeta.

Atmósfera de Saturno

Al igual que la atmósfera de Júpiter, Saturno presenta tres capas principales de nubes que se entremezclan por corrientes de convección. La parte exterior serían finas nubes blancas compuestas por cristales de amoníaco, una capa intermedia anaranjada compuesta por hidrosulfuro de amonio y la capa más interior dominada por nubes blancas de agua. En estas dos capas más interiores o profundas la sonda Cassini pudo captar rayos eléctricos tanto por radio como por visible, un evento poco frecuente en Saturno. Por encima de estas tres capas se encuentra una densa neblina fotoquímica de metano y compuestos orgánicos que apenas deja ver las nubes inferiores en el rango visible. Se desconoce actualmente por que Saturno presenta esos colores ocres, grises y amarillos. Además, el hemisferio que permanece en la sombra de los anillos durante los solsticios presenta colores azulados similares a nuestro planeta.

A diferencia de la Tierra, en Saturno las grandes estructuras nubosas pueden durar fácilmente cientos de años. Saturno al igual que el resto de planetas gigantes y el Sol tiene rotación diferencial. Los vientos en el planeta se alternan hacia el este y el oeste con la latitud, con 4 corrientes zonales por hemisferio, donde pueden alcanzar una velocidad de 1800 km/h en la zona ecuatorial. Se pueden diferenciar patrones en las franjas nubosas, donde las partes claras denominadas “zonas” serían masas de aire frío descendentes y los “cinturones” serían las zonas más oscuras y serían masas de aire ascendentes. Dado que carece de una superficie sólida que sirva de sistema de referencia, la velocidad de los vientos se mide respecto a la velocidad angular de rotación de su campo magnético, que se supone ligado al interior del planeta representando la verdadera rotación del planeta o al menos la referencia válida usada hasta hace pocos años.

Una de las características más destacadas de la atmósfera de Saturno son las Tormentas Blancas o manchas blancas (GWS, Great White Spots) que aparecen temporalmente, aproximadamente cada vez que Saturno completa una vuelta alrededor del Sol, cada 29,5 años. La Gran Mancha Blanca de 2010 fue la sexta y última en ser observada en los últimos 140 años. El foco de este tipo de tormentas es profundo, unos 300 km por debajo de las nubes. Aparecen en latitudes medias y se expanden impulsadas por los vientos terminando de rodear el planeta como un anillo de nubes blancas turbulentas afectando al aspecto del planeta a escala global. Cantidades ingentes de gas húmedo en vapor de agua asciende a las capas más altas de la atmósfera e interacciona violentamente con los vientos dominantes liberando enormes cantidades de energía. Estas nubes se elevan más de 40 km por encima de las capas permanentes de la alta atmósfera.

Otra estructura atmosférica misteriosa y única en el sistema solar es el Hexágono del polo norte de Saturno, situada a unos 78º de latitud norte. Se trata de una corriente de chorro de seis lados con una extensión de 30.000 km de ancho y unos vientos que rondan los 350 km/h con una tormenta masiva giratoria en medio. Se desconoce por qué se ha formado y por qué no existe un hexágono similar en el hemisferio sur u otros planetas gaseosos.

El Hexágono del polo norte fue descubierto durante la misión Voyager 1 en 1981 y 1982 y observado de nuevo por la misión Cassini de la NASA en 2006 en infrarrojo, hasta enero de 2009 que pudo fotografiarla en visible dado que la zona se vio expuesta a la luz solar.

Magnetosfera de Saturno

El campo magnético de Saturno es más pequeño que el de Júpiter, pero 578 veces más intenso que el de nuestro planeta. Saturno, los anillos y muchos de los satélites se encuentran totalmente dentro de la enorme magnetosfera de Saturno. Fue descubierta por la Pioneer 11 en 1979 y su extensión puede variar de entre 16 y 27 veces el radio del planeta, mientras que la cola magnética se extiende hasta cientos de veces el radio de Saturno. Es dipolar y está llena de plasma originado tanto por el planeta como por sus lunas. El dipolo magnético de Saturno está estrictamente alineado con su eje de rotación y es altamente simétrico en el eje. Al igual que en Júpiter, el polo norte magnético se encuentra en el hemisferio norte y el polo sur magnético se encuentra en el hemisferio sur, de modo que las líneas del campo magnético apuntan hacia el polo norte y hacia el polo sur, a diferencia de nuestro planeta.

Las auroras ocurren cuando las partículas cargadas entran en espiral en la atmósfera de un planeta a lo largo de las líneas del campo magnético. Se han observado auroras en Saturno en luz ultravioleta, visible e infrarroja cercana. En la Tierra, estas partículas cargadas provienen del viento solar. La sonda Cassini mostró que al menos algunas de las auroras de Saturno son como las de Júpiter y en gran medida no se ven afectadas por el viento solar. Las auroras de Saturno son causadas por una combinación de partículas expulsadas de las lunas, principalmente Encélado, y la rápida tasa de rotación del campo magnético de Saturno.