Saturno

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Saturno

Los mayores avances en el conocimiento de Saturno, así como de la mayoría de los demás planetas, han venido de las sondas de espacio profundo. Cuatro naves espaciales han visitado el sistema de Saturno: Pioneer 11 en 1979, Voyagers 1 y 2 en los dos años siguientes y, tras casi un cuarto de siglo, Cassini-Huygens, que llegó en 2004. Las tres primeras misiones fueron sobrevuelos de corta duración, pero Cassini entró en órbita alrededor de Saturno para investigar durante años, mientras que su sonda Huygens atravesó en paracaídas la atmósfera de Titán y llegó a su superficie, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en una luna distinta a la de la Tierra.

Dinámica

Al igual que los demás planetas gigantes, Saturno tiene una circulación atmosférica dominada por el flujo zonal (este-oeste). Esto se manifiesta como un patrón de bandas de nubes más claras y más oscuras similar al de Júpiter, aunque las bandas de Saturno tienen un color más sutil y son más amplias cerca del ecuador. Las características de las cimas de las nubes tienen un contraste tan bajo que se estudian mejor con naves espaciales.

Dado que Saturno carece de superficie, sus vientos deben medirse en relación con algún otro marco de referencia. Como en el caso de Júpiter, los vientos se miden con respecto a la rotación del campo magnético de Saturno.Entre las Líneas En este marco, prácticamente todos los flujos atmosféricos de Saturno se dirigen al este, en la dirección de la rotación. La zona ecuatorial, en latitudes inferiores a 20º, muestra un flujo particularmente activo hacia el este, con una velocidad máxima cercana a los 470 metros por segundo (1.700 km [1.050 millas] por hora), pero con periodos en los que la velocidad es 200 metros por segundo (700 km [450 millas] por hora) más lenta. Esta característica es análoga a la de Júpiter, pero se extiende el doble de latitud y se mueve cuatro veces más rápido. Por el contrario, los vientos más intensos de la Tierra se producen en los ciclones tropicales, donde en casos extremos las velocidades sostenidas pueden superar los 67 metros por segundo (240 km [150 millas] por hora).

Los flujos zonales son notablemente simétricos en torno al ecuador de Saturno; es decir, cada uno de ellos en una determinada latitud norte suele tener un homólogo en una latitud sur similar. Los flujos fuertes hacia el este -los que tienen velocidades relativas hacia el este superiores a 100 metros por segundo (360 km [225 millas] por hora)- se ven a 46° N y S y a unos 60° N y S. Los flujos hacia el oeste, que son casi estacionarios en el marco de referencia del campo magnético, se ven a 40°, 55° y 70° N y S. Después de los encuentros de las Voyager, las mejoras en la instrumentación basada en la Tierra permitieron observaciones de las nubes de Saturno a distancia. Realizadas a lo largo de muchos años, éstas tienden a coincidir con las observaciones detalladas de los flujos zonales realizadas por las Voyager, corroborando así su estabilidad a lo largo del tiempo. Se desconoce el mecanismo por el que se mantiene el flujo de los chorros en presencia de la fricción atmosférica.

Los fuertes vórtices ciclónicos de tipo huracanado se encuentran a unos 11° de los polos norte y sur de Saturno. El ojo caliente del vórtice en el polo sur tiene un diámetro de 2.000 km (1.200 millas) y está rodeado de nubes que se elevan entre 50 y 70 km (30 a 40 millas) por encima de las nubes polares. Los ciclones tropicales del hemisferio sur de la Tierra también tienen ojos centrales cálidos, fluyen en el sentido de las agujas del reloj y están rodeados de nubes altas, pero todo ello a una escala mucho menor. A diferencia de los huracanes en la Tierra, no hay océano debajo de los vórtices de Saturno. El primer chorro al sur del vórtice norte, a 75° N, sigue un patrón hexagonal alrededor del planeta. Se observa que los rasgos de las nubes se mueven alrededor del hexágono en sentido contrario a las agujas del reloj a unos 100 metros por segundo (360 km [220 millas] por hora). Se han observado patrones angulares similares en cubos de fluidos que giran y que probablemente surgen de ondas que interactúan. Todavía no se sabe por qué la onda hexagonal es estable y cómo se ha desarrollado en esta latitud concreta de la atmósfera de Saturno.

También se ha observado una gran variedad de rasgos de menor escala en la atmósfera. Son especialmente llamativas unas dos docenas de claros de nubes de tamaño similar (1.500 km de diámetro) espaciados casi uniformemente a lo largo de 100° de longitud cerca de 33,5° N.Entre las Líneas En las imágenes infrarrojas de la emisión térmica de Saturno estos claros aparecen como un brillante “collar de perlas” que se extiende por el planeta.Entre las Líneas En el hemisferio sur, las emisiones de radio de onda corta de las tormentas eléctricas, cientos de veces más intensas que las de la Tierra y que duran de semanas a meses, fueron detectadas con frecuencia por Cassini a 35° S. Los centros de las tormentas eléctricas están asociados con rasgos de nubes gruesas de color claro aparentemente producidos por fuertes movimientos convectivos impulsados por vapor de agua. Tanto las latitudes de los claros de nubes en el norte como las tormentas eléctricas en el sur son zonas de vientos rápidos hacia el oeste, que viajan en sentido contrario a la mayoría de los demás flujos zonales del planeta.

▷ En este Día: 18 Abril de 1857: El Juicio del Siglo

Nace el abogado defensor, orador, polemista y escritor estadounidense Clarence Darrow, entre cuyas destacadas comparecencias ante los tribunales figura el juicio Scopes, en el que defendió a un profesor de secundaria de Tennessee que había infringido una ley estatal al presentar la teoría darwiniana de la evolución.

La simetría general norte-sur sugiere que los flujos zonales pueden estar conectados de alguna manera en las profundidades del interior. La modelización teórica de un planeta fluido de profunda convección como Saturno indica que la rotación diferencial tiende a producirse a lo largo de cilindros alineados en torno al eje de rotación medio del planeta (véase la figura). Así, la atmósfera de Saturno puede estar formada por una serie de cilindros coaxiales alineados de norte a sur, cada uno de los cuales gira a una velocidad única, lo que da lugar a los chorros zonales que se ven en la superficie. Estas capas cilíndricas no comienzan a rotar juntas hasta una profundidad de unos 9.000 km, mucho más profunda que el punto en el que se detiene la rotación diferencial en Júpiter.

El campo magnético y la magnetosfera

El campo magnético de Saturno se asemeja al de un simple dipolo, o barra magnética, con su eje norte-sur alineado a 1° del eje de rotación de Saturno y con el centro del dipolo magnético en el centro del planeta. La polaridad del campo, al igual que la de Júpiter, es opuesta a la del campo actual de la Tierra, es decir, las líneas de campo surgen en el hemisferio norte de Saturno y vuelven a entrar en el planeta en el hemisferio sur (ver Tierra: El campo geomagnético y la magnetosfera).Entre las Líneas En Saturno, una brújula magnética común apuntaría al sur. El campo de Saturno se desvía notablemente de un campo dipolar simple; esto se manifiesta tanto en una asimetría norte-sur como en un campo superficial polar ligeramente mayor que el predicho por un modelo dipolar puro.Entre las Líneas En el nivel de “superficie” de Saturno de una barra, el campo polar máximo es de 0,8 gauss (al norte) y 0,7 gauss (al sur), muy similar al campo polar de la superficie de la Tierra, mientras que el campo ecuatorial es de 0,2 gauss, comparado con 0,3 gauss en la superficie de la Tierra. El campo ecuatorial de Júpiter, de 4,3 gauss, es más de 20 veces más fuerte que el de Saturno. Si se representa el campo magnético de Saturno como producido por un simple bucle de corriente con un momento magnético determinado (ver dipolo magnético), entonces ese momento magnético es unas 600 veces el de la Tierra, mientras que el momento magnético de Júpiter es 20.000 veces el de la Tierra.

El campo magnético de Saturno se genera por los movimientos de los fluidos en la parte del interior del planeta que es conductora de la electricidad. Esta región, en la que el hidrógeno existe en un estado metálico fluido alrededor de un núcleo rocoso central, comprende la mitad interior del planeta.Entre las Líneas En comparación con Júpiter, la masa y el volumen de Saturno son menores en lo que respecta a este fluido metálico conductor, lo que puede explicar en parte que el campo magnético de Saturno sea mucho más débil. El interior de Júpiter también es más caliente, por lo que los movimientos del fluido en su interior pueden ser más vigorosos, lo que posiblemente contribuya aún más a las diferencias en las intensidades de los campos.

La magnetosfera de Saturno es la región del espacio en forma de lágrima que rodea al planeta y en la que el comportamiento de las partículas cargadas, procedentes en su mayoría del Sol, está dominado por el campo magnético del planeta y no por los campos magnéticos interplanetarios. El lado redondeado de la lágrima se extiende hacia el Sol, formando una frontera, o magnetopausa, con el viento solar que fluye a una distancia de unos 20 radios de Saturno (1.200.000 km [750.000 millas]) del centro del planeta, pero con una fluctuación sustancial debido a las variaciones en la presión del viento solar.Entre las Líneas En el lado opuesto de Saturno, la magnetosfera se extiende en una inmensa magnetocola que se extiende a grandes distancias.

La magnetosfera interior de Saturno, al igual que las magnetosferas de la Tierra y Júpiter, atrapa una población estable de partículas cargadas altamente energéticas, principalmente protones, que viajan en trayectorias espirales a lo largo de las líneas del campo magnético. Estas partículas forman cinturones alrededor de Saturno similares a los cinturones de Van Allen de la Tierra. A diferencia de los casos de la Tierra y Júpiter, la población de partículas cargadas de Saturno se reduce considerablemente por la absorción (véase su concepto jurídico) de las partículas en las superficies de los cuerpos sólidos que orbitan dentro de las líneas de campo.

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Informaciones

Los datos del Voyager mostraron que existen “agujeros” en las poblaciones de partículas en las líneas de campo que cruzan los anillos y las órbitas de las lunas dentro de la magnetosfera.

Las lunas de Saturno, Titán e Hiperión, orbitan a distancias cercanas a las dimensiones mínimas de la magnetosfera, y ocasionalmente cruzan la magnetopausa y viajan fuera de la magnetosfera de Saturno. Las partículas cargadas energéticas atrapadas en la magnetosfera exterior de Saturno chocan con los átomos neutros de la atmósfera superior de Titán y los energizan, provocando la erosión de la atmósfera. El orbitador Cassini observó un halo de estos átomos energéticos.

Saturno posee auroras ultravioletas producidas por el impacto de las partículas energéticas de la magnetosfera sobre el hidrógeno atómico y molecular de la atmósfera polar de Saturno.

Más Información

Las imágenes ultravioletas de Saturno tomadas por el telescopio espacial Hubble en órbita terrestre a finales de la década de 1990 y principios del siglo XXI lograron captar los anillos aurorales alrededor de los polos. Estas imágenes demostraron la gran simetría del campo magnético de Saturno y revelaron detalles de la forma en que las auroras responden al viento solar y al campo magnético del Sol.

El interior de Saturno

La baja densidad media de Saturno es una prueba directa de que su composición mayoritaria es el hidrógeno.Entre las Líneas En las condiciones que se dan en el interior del planeta, el hidrógeno se comporta como un líquido y no como un gas a presiones superiores a un kilobar aproximadamente, lo que corresponde a una profundidad de 1.000 km (600 millas) por debajo de las nubes; allí la temperatura es de aproximadamente 1.000 K (1.340 °F, 730 °C). Incluso como líquido, el hidrógeno molecular es un material altamente compresible, y para alcanzar la densidad media de Saturno de 0,69 gramos por cm cúbico se requieren presiones superiores a un megabar. Esto ocurre a una profundidad de 20.000 km por debajo de las nubes, es decir, aproximadamente un tercio de la distancia al centro del planeta.

La información sobre la estructura interior de Saturno se obtiene del estudio de su campo gravitatorio, que no es esféricamente simétrico. La rápida rotación y la baja densidad media que conducen a la distorsión de la forma física del planeta también distorsionan la forma de su campo gravitatorio. La forma del campo puede medirse con precisión a partir de sus efectos sobre el movimiento de las naves espaciales en las proximidades y sobre la forma de algunos de los componentes de los anillos de Saturno. El grado de distorsión está directamente relacionado con las cantidades relativas de masa que se concentran en las regiones centrales de Saturno en contraposición a su envoltura. El análisis de la distorsión muestra que Saturno está sustancialmente más condensado centralmente que Júpiter y, por tanto, contiene una cantidad significativamente mayor de material más denso que el hidrógeno cerca de su centro. Las regiones centrales de Saturno contienen aproximadamente un 50 por ciento de hidrógeno en masa, mientras que las de Júpiter contienen aproximadamente un 67 por ciento de hidrógeno.

A una presión de aproximadamente dos megabares y una temperatura de unos 6.000 K (10.300 °F, 5.730 °C), se prevé que el hidrógeno molecular fluido experimente una importante transición de fase a un estado metálico fluido, que se asemeja a un metal alcalino fundido como el litio. Esta transición se produce a una distancia de aproximadamente la mitad de la distancia entre las cimas de las nubes de Saturno y su centro. Las pruebas del campo gravitatorio del planeta muestran que la región metálica central es considerablemente más densa de lo que sería el caso del hidrógeno puro mezclado sólo con proporciones solares de helio. El exceso de helio que se depositó en las capas exteriores del planeta podría explicar en parte el aumento de densidad. Además, es posible que Saturno contenga una cantidad de material más denso que el hidrógeno y el helio con una masa total de hasta 30 veces la de la Tierra, pero su distribución precisa no puede determinarse a partir de los datos disponibles. Es probable que una mezcla de roca y hielo de unas 15-18 masas terrestres se concentre en un núcleo central denso.

La conductividad eléctrica calculada del núcleo exterior de Saturno de hidrógeno metálico fluido es tal que si hay corrientes de circulación lenta -como cabría esperar con el flujo de calor hacia la superficie acompañado de la sedimentación gravitatoria de los componentes más densos- hay suficiente acción de dinamo para generar el campo magnético observado del planeta. Así pues, el campo de Saturno se produce esencialmente por el mismo mecanismo que produce el campo de la Tierra (véase la teoría de la dinamo). Según la teoría de la dínamo, el campo profundo -la parte del campo en la vecindad de la región de la dínamo cerca del núcleo- puede ser bastante irregular.Entre las Líneas En cambio, la parte externa del campo que puede ser observada por las naves espaciales es bastante regular, con un eje dipolar casi alineado con el eje de rotación. Se ha propuesto la teoría de que las líneas de campo magnético se hacen más simétricas con respecto al eje de rotación antes de llegar a la superficie al pasar por una región conductora de electricidad no convergente que está girando con respecto a las líneas de campo. El sorprendente cambio observado en el periodo de rotación del campo magnético durante los últimos 25 años, mencionado anteriormente, puede estar relacionado con la acción de las corrientes eléctricas profundas que afectan al núcleo conductor.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación:

Por término medio, Saturno irradia al espacio aproximadamente el doble de energía que la que recibe del Sol, principalmente en las longitudes de onda infrarrojas comprendidas entre 20 y 100 micrómetros. Esta diferencia indica que Saturno, al igual que Júpiter, posee una fuente de calor interna. Kilogramo por kilogramo de masa, la producción de energía interna de Saturno es actualmente similar a la de Júpiter.Si, Pero: Pero Saturno es menos masivo que Júpiter y, por tanto, tenía menos contenido energético total en el momento en que se formaron ambos planetas. El hecho de que siga irradiando al nivel de Júpiter significa que su energía parece provenir, al menos parcialmente, de una fuente diferente.

Un cálculo de la evolución térmica muestra que Saturno podría haberse originado con un núcleo de entre 10 y 20 masas terrestres construido a partir de la acreción de planetesimales ricos en hielo. Además, una gran cantidad de hidrógeno y helio gaseosos procedentes de la nebulosa solar original se habrían acumulado por colapso gravitatorio. Se cree que Júpiter sufrió un proceso de origen similar, pero que capturó una cantidad de gas aún mayor.Entre las Líneas En ambos planetas, el gas se calentó a altas temperaturas -varias decenas de miles de kelvins- en el curso de la captura. La actual producción de energía interna de Júpiter puede entenderse entonces como el lento enfriamiento de un planeta inicialmente caliente a lo largo de la edad del sistema solar, unos 4.600 millones de años. Si Saturno se hubiera enfriado lentamente, su producción de energía habría caído por debajo del valor observado actualmente hace unos dos mil millones de años. La explicación más probable de la fuente de energía adicional requerida es que en el interior de Saturno el helio ha estado precipitando desde la solución en hidrógeno y formando densas “gotas de lluvia” que caen. A medida que las gotas de helio en la fase metálica del hidrógeno “llueven” hacia niveles más profundos, la energía potencial se convierte en energía cinética del movimiento de las gotas. A continuación, la fricción amortigua este movimiento y lo convierte en calor, que es transportado a la atmósfera por convección e irradiado al espacio, prolongando así la fuente de calor interna de Saturno. (Se cree que este proceso también se ha producido -aunque en un grado mucho más limitado- en Júpiter, que tiene un interior más cálido y, por tanto, permite que más helio permanezca en solución). La detección por parte de los Voyager de una reducción sustancial de helio en la atmósfera de Saturno se tomó originalmente como una reivindicación de esta teoría, pero desde entonces se ha puesto en duda.

Anillos y lunas de Saturno

Aunque los anillos y las lunas de Saturno parecen constituir dos grupos de entidades bastante diferentes, forman un único y complejo sistema de objetos cuyas estructuras, dinámica y evolución están íntimamente relacionadas. Las órbitas de las lunas más internas conocidas caen dentro o entre los anillos más externos, y se siguen encontrando nuevas lunas incrustadas en la estructura de los anillos. De hecho, se puede considerar que el propio sistema de anillos está formado por una miríada de lunas diminutas -que van desde meras motas de polvo hasta piezas del tamaño de un coche o una casa- en sus propias órbitas individuales alrededor de Saturno. Debido a la dificultad de distinguir entre las partículas más grandes del anillo y las lunas más pequeñas, puede que no sea posible determinar un número preciso de lunas para Saturno. Véase mas sobre el sistema de anillos y las lunas de Saturno.

Dinámica orbital y rotacional

La dinámica orbital y rotacional de las lunas de Saturno presenta características inusuales y desconcertantes, algunas de las cuales están relacionadas con sus interacciones con los anillos. Por ejemplo, las tres pequeñas lunas Jano, Epimeteo y Pandora orbitan cerca del borde exterior del sistema principal de anillos y se cree que han estado recibiendo un momento angular, que equivale a un minúsculo pero constante empuje hacia el exterior, de las partículas del anillo a través de interacciones gravitatorias colectivas. Los efectos de este proceso serían la reducción de la dispersión de los anillos causada por las colisiones entre las partículas del anillo y el impulso de estas lunas hacia órbitas cada vez más grandes. Debido al pequeño tamaño de las lunas, a los científicos les ha resultado difícil encontrar un mecanismo por el que este proceso pudiera haber perdurado a lo largo de la edad del sistema solar sin llevar a las lunas mucho más allá de sus posiciones actuales. La nitidez del borde exterior del sistema de anillos principal y las órbitas actuales de lunas interiores como Atlas son desconcertantes, y parecen apoyar la idea de que el sistema de anillos actual es mucho más joven que el propio Saturno.

Pandora y su luna vecina más cercana, Prometeo, han sido apodadas lunas pastoras por su influencia en las partículas del anillo. Durante el sobrevuelo del Voyager 1, se descubrieron los dos cuerpos orbitando a ambos lados del estrecho anillo F, que a su vez había sido encontrado sólo un año antes por el Pioneer 11.

Más Información

Las interacciones gravitacionales de las lunas con el anillo F producen un efecto de “pastoreo”, en el que las partículas constituyentes del anillo se mantienen confinadas en una banda estrecha. Prometeo, el pastor interior, transmite el momento angular a las partículas del anillo, empujando el anillo hacia fuera y a sí mismo hacia dentro, mientras que Pandora, el pastor exterior, recibe el momento angular de las partículas del anillo, empujando el anillo hacia dentro y a sí mismo hacia fuera. Cassini obtuvo una espectacular grabación de vídeo de este proceso, en el que complejas bandas onduladas de partículas son extraídas del anillo F a medida que los pastores lo atraviesan. (El término pastor se utiliza a menudo para describir cualquier luna que limita la extensión de un anillo a través de las fuerzas gravitatorias.Entre las Líneas En consecuencia, en este sentido ampliado, lunas como Jano y Epimeteo, cuyos efectos anulares se describen en el párrafo anterior, y lunas creadoras de huecos como Pan también se califican como pastores).

Jano y Epimeteo son lunas coorbitales: comparten la misma órbita media. Cada pocos años se acercan, interactuando gravitatoriamente de tal manera que una transmite el momento angular a la otra, lo que obliga a esta última a una órbita ligeramente superior y a la primera a una órbita ligeramente inferior.Entre las Líneas En el siguiente acercamiento, el proceso se repite en sentido contrario. Tethys y Dione también tienen sus propios satélites coorbitales, pero, como Tethys y Dione son mucho más masivos que sus coorbitantes, no hay un intercambio significativo de momento angular.Entre las Líneas En su lugar, los dos co-órbitas de Tetis, Telesto y Calipso, se encuentran en los puntos lagrangianos estables a lo largo de la órbita de Tetis, adelantándose y siguiendo a Tetis en 60º, respectivamente, de forma análoga a los asteroides troyanos en la órbita de Júpiter. Los compañeros troyanos de Dione, Helene y Polydeuces, la adelantan y la siguen en 60°, respectivamente, en promedio.

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Varios pares de lunas se encuentran en resonancias dinámicas estables, es decir, los miembros de cada par se cruzan en sus órbitas de forma periódica, interactuando gravitatoriamente de forma que se mantiene la regularidad de estos encuentros.Entre las Líneas En una resonancia de este tipo, los periodos orbitales de un par de lunas están relacionados entre sí aproximadamente en la proporción de números enteros pequeños. Por ejemplo, los periodos orbitales de Hiperión y de la más cercana Titán, de 21,28 a 15,94 días, respectivamente (véase la tabla), están en la proporción 4:3, lo que significa que Titán completa cuatro órbitas alrededor de Saturno en el tiempo que le lleva a Hiperión completar tres. Titán e Hiperión siempre se acercan en el apoápside de Hiperión, el punto más lejano de su órbita elíptica. Como Titán tiene más de 50 veces la masa de Hiperión y siempre transmite la mayor cantidad de impulso a la luna más pequeña en los mismos puntos de su órbita, Hiperión se ve forzado por estos “empujones” periódicos a una órbita relativamente alargada (excéntrica). De forma análoga, los pares de lunas Dione y Encélado y Tethys y Mimas tienen períodos orbitales en la proporción 2:1.

Dado que las resonancias entre pares de lunas pueden forzar excentricidades orbitales a valores relativamente grandes, son potencialmente importantes en la evolución geológica de los cuerpos en cuestión. Normalmente, las interacciones de marea entre Saturno y sus lunas más cercanas -las deformaciones cíclicas en cada cuerpo causadas por la atracción gravitatoria del otro- tienden a reducir la excentricidad de las órbitas de las lunas, así como a frenar sus giros de forma que giren al mismo ritmo mientras giran alrededor de Saturno. Este estado, denominado rotación sincrónica, es común en el sistema solar, siendo el caso, por ejemplo, de la Luna de la Tierra y de varias de las lunas más cercanas de Júpiter y Saturno.Entre las Líneas En el caso de una luna que gira con respecto a su planeta, la deformación interna es dinámica; viaja cíclicamente alrededor de la luna y genera calor por fricción interna. Una vez que una luna está en rotación sincrónica, siempre mantiene el mismo hemisferio frente al planeta y los mismos hemisferios hacia delante y hacia atrás en su órbita; la deformación ya no viaja sino que permanece estacionaria en el marco de referencia de la luna, y no se produce el calentamiento por fricción. Sin embargo, incluso una luna en rotación sincrónica experimenta una interacción de marea si se ve forzada a entrar en una órbita excéntrica por resonancia; al alejarse y acercarse alternativamente a su planeta, la consiguiente deformación dinámica calienta su interior. El ejemplo más dramático de este tipo de luna es Io de Júpiter, cuya resonancia con otra luna joviana, Europa, la obliga a seguir una trayectoria excéntrica. A medida que Io se desplaza por el potente campo gravitatorio de Júpiter, se calienta tan intensamente que es el cuerpo más activo desde el punto de vista volcánico del sistema solar.

Aunque los cálculos indican que las mareas actuales de las lunas de Saturno no son especialmente significativas como mecanismo de calentamiento, es posible que esto no haya sido así en el pasado. Además, como se ha comentado anteriormente, la región caliente de la “franja del tigre” de Encélado es la fuente actual del material helado para el anillo difuso E en el que orbita. La causa de la actividad térmica de la región aún no se ha deducido, pero es probable que esté relacionada con alguna forma de deformación por mareas.

Hiperión es una espectacular excepción a la regla en la que las interacciones de marea obligan a las lunas a rotar de forma sincronizada. La excentricidad orbital de Hiperión y su forma altamente no esférica, inusual para un cuerpo tan grande como él, han llevado a una complicada interacción entre su giro y su momento angular orbital. El resultado de esta interacción es un comportamiento que se describe matemáticamente como caótico. Aunque los fugaces encuentros de las Voyager descubrieron que Hiperión giraba de forma no sincronizada con un periodo de unos 13 días, la teoría del caos aplicada a los datos de las Voyager y a las posteriores observaciones de la luna desde la Tierra muestra que en realidad está dando vueltas de forma esencialmente impredecible. Hiperión es el único objeto conocido en el sistema solar que se encuentra en rotación caótica.

Observaciones desde la Tierra

Incluso en las mejores condiciones de observación telescópica posibles desde la superficie de la Tierra, no se pueden resolver los rasgos de Saturno menores de unos pocos miles de kilómetros.

Una Conclusión

Por lo tanto, el gran detalle exhibido en los anillos y la atmósfera era en gran parte desconocido antes de las observaciones de las naves espaciales. Incluso la brecha Encke del anillo A, señalada en 1837 por el astrónomo alemán Johann Franz Encke, se consideró dudosa durante más de un siglo hasta que fue confirmada en 1978 por el astrónomo estadounidense Harold Reitsema, que utilizó las mediciones de un eclipse de la luna Iapetus por los anillos para mejorar la resolución normal desde la Tierra.

Las investigaciones modernas sobre Saturno desde la proximidad de la Tierra se basan en diversas técnicas telescópicas especiales. La espectroscopia infrarroja de los anillos, la atmósfera y las lunas ha proporcionado una información considerable sobre su composición y equilibrio térmico. La resolución espacial de los anillos y las estructuras atmosféricas a escala de kilómetros se obtiene observando la luz de las estrellas brillantes que pasan por detrás del planeta visto desde la Tierra. Un caso así ocurrió en 1989, cuando tanto Saturno como Titán ocultaron la estrella brillante 28 Sagittarii, lo que permitió a los astrónomos observar las estructuras anulares y atmosféricas con un nivel de detalle que no se veía desde los encuentros de las Voyager. La aparición en 1990 de la Gran Mancha Blanca en la atmósfera de Saturno fue observada con éxito no sólo con telescopios de superficie, sino también con el telescopio espacial Hubble, por encima del efecto distorsionador de la atmósfera terrestre.Entre las Líneas En 1995, cuando la Tierra atravesó el plano de los anillos, la geometría de visión de borde permitió determinar directamente el espesor de los anillos y medir con precisión la velocidad de precesión del eje de rotación de Saturno.

Exploración con naves espaciales

La primera nave espacial que visitó Saturno, la estadounidense Pioneer 11, fue una de las dos sondas lanzadas a principios de la década de 1970 con destino a Júpiter. Aunque la reorientación no formaba parte del objetivo original, los científicos de la misión aprovecharon el encuentro cercano de la Pioneer 11 con el campo gravitatorio de Júpiter para alterar la trayectoria de la nave y enviarla a un exitoso sobrevuelo de Saturno.Entre las Líneas En 1979, Pioneer 11 atravesó el plano de los anillos de Saturno a una distancia de sólo 38.000 km del anillo A y voló a menos de 21.000 km de su atmósfera.

Las naves gemelas que siguieron, las estadounidenses Voyager 1 y 2, fueron lanzadas inicialmente hacia Júpiter en 1977. Llevaban un equipo de imágenes mucho más elaborado y fueron diseñadas específicamente para realizar sobrevuelos de varios planetas y cumplir objetivos científicos específicos en cada destino. Al igual que el Pioneer 11, los Voyager 1 y 2 utilizaron la masa de Júpiter en maniobras de ayuda a la gravedad para redirigir sus trayectorias hacia Saturno, que encontraron en 1980 y 81, respectivamente. Juntas, las dos naves espaciales devolvieron decenas de miles de imágenes de Saturno y de sus anillos y lunas.

La nave espacial Cassini-Huygens fue lanzada en 1997 como un proyecto conjunto de las agencias espaciales de Estados Unidos, Europa e Italia. Siguió una complicada trayectoria que incluía sobrevuelos asistidos por la gravedad de Venus (dos veces), la Tierra y Júpiter que la llevaron al sistema de Saturno a mediados de 2004. Con un peso de casi seis toneladas métricas cargadas de propulsores, la nave interplanetaria era una de las más grandes, caras y complejas construidas hasta entonces. Constaba de un orbitador de Saturno, Cassini, que estudiaba el planeta, los anillos y las lunas, y de una sonda, Huygens, que descendió en paracaídas a través de la atmósfera de Titán hasta aterrizar en superficie sólida a principios de 2005. Durante unas tres horas de descenso y desde la superficie, Huygens transmitió mediciones e imágenes a Cassini, que las retransmitió a los científicos en la Tierra. La misión Cassini continuó hasta 2017. Entre los descubrimientos significativos que realizó se encuentran los lagos líquidos de Titán y los géiseres de hielo de agua en el polo sur de Encélado. Cuando la nave se acercaba al final de su misión, realizó varias pasadas muy cercanas al planeta, midiendo los campos magnéticos y gravitatorios, y finalmente entró en una trayectoria que la sumergió en la atmósfera de Saturno. La destrucción de Cassini garantizó que el orbitador no tuviera la oportunidad de contaminar los entornos de Titán y Encélado que pudieran albergar vida.

Datos verificados por: Planetas
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Recursos

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Saturno: Saturn.

Véase También

Sistema Solar
Lunas de Saturno
Objetos astronómicos conocidos desde la antigüedad
Gigantes de gas
Planetas exteriores

Bibliografía

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