Por el Dr. Elio M Rivera
Un planeta que parece una obra de arte
Nuestro viaje por el Sistema Solar continúa.
Ya dejamos atrás a Júpiter, el planeta más grande, con sus enormes bandas de nubes y tormentas gigantescas.
Ahora viajamos todavía más lejos del Sol.
Y encontramos uno de los mundos más hermosos que podemos contemplar con un telescopio:
Saturno
El planeta Saturno
Desde lejos parece una enorme esfera amarillenta rodeada por delicados anillos.
Pero aquellos anillos no son simplemente un adorno.
Son un gigantesco sistema formado por incontables partículas de hielo y roca que viajan alrededor del planeta.
Saturno es el sexto planeta desde el Sol y el segundo más grande de nuestro Sistema Solar, solamente superado por Júpiter.
¿Qué tan grande es Saturno?
Saturno tiene un diámetro ecuatorial aproximado de:
120,500 kilómetros
La Tierra tiene unos 12,742 kilómetros.
Esto significa que Saturno es aproximadamente nueve veces más ancho que nuestro planeta.
Imagine una pelota pequeña que representa la Tierra.
Ahora coloque junto a ella otra esfera nueve veces más ancha.
Comenzamos así a comprender el tamaño de este gigante.
Saturno es tan grande que, por volumen, dentro de él cabrían más de setecientas Tierras.
Nuestro planeta, que para nosotros parece enorme, se vuelve pequeño cuando lo colocamos junto a Saturno.
Pero Saturno no es una Tierra gigantesca
Al igual que Júpiter, Saturno pertenece al grupo de los gigantes gaseosos.
Está formado principalmente por:
hidrógeno
y
helio.
Estos son también los dos elementos principales presentes en el Sol.
Saturno no posee una superficie sólida como la Tierra o Marte.
Si una nave descendiera hacia él, penetraría en gases que se volverían progresivamente más densos. Más abajo encontraría presiones y temperaturas tan extremas que la nave terminaría siendo destruida.
Así que no podríamos simplemente aterrizar sobre Saturno, bajar una escalera y comenzar a caminar.
Un planeta sorprendentemente ligero
Aquí encontramos una característica muy curiosa.
Aunque Saturno es gigantesco, su densidad promedio es extraordinariamente baja para un planeta.
De hecho, su densidad media es menor que la del agua.
Esto ha producido una comparación famosa.
Si pudiéramos encontrar un océano suficientemente gigantesco —algo obviamente imposible— Saturno sería menos denso que el agua y tendería a flotar.
No significa que Saturno sea ligero en términos absolutos.
Su masa es enorme.
Significa que toda esa enorme cantidad de materia está distribuida dentro de un volumen gigantesco.
Está muy lejos del Sol
Saturno se encuentra, en promedio, aproximadamente a:
1,400 millones de kilómetros del Sol
Eso equivale a unas 9.5 veces la distancia media entre la Tierra y el Sol.
La luz solar necesita alrededor de:
80 minutos
para viajar desde el Sol hasta Saturno.
Recuerde que la luz solamente tarda unos ocho minutos y veinte segundos en llegar hasta nosotros.
Cuando llegamos a Saturno estamos entrando verdaderamente en las regiones exteriores de nuestro Sistema Solar.
Un año de casi treinta años terrestres
La enorme distancia de Saturno significa también que su recorrido alrededor del Sol es muchísimo mayor que el nuestro.
Saturno necesita aproximadamente:
29.4 años terrestres
para completar una sola órbita.
Imagine a un niño que nace en la Tierra.
Para cuando Saturno complete su primera vuelta alrededor del Sol, aquella persona estaría acercándose a los treinta años.
Ese sería solamente:
un año saturniano.
Pero sus días son increíblemente cortos
Aquí aparece un contraste fascinante.
El año de Saturno es extremadamente largo…
pero su día es muy corto.
Saturno completa aproximadamente una rotación en:
10.7 horas.
Eso significa que en el tiempo que nosotros vivimos un solo día terrestre, Saturno puede girar más de dos veces.
Un planeta nueve veces más ancho que la Tierra girando en menos de once horas.
Es difícil imaginar semejante movimiento.
Y esa velocidad modifica su forma
Debido a su rápida rotación, Saturno no es una esfera perfecta.
Se encuentra ligeramente ensanchado alrededor del ecuador y aplanado cerca de los polos.
Podríamos compararlo, de manera muy sencilla, con una pelota blanda que gira muy rápidamente.
El movimiento contribuye a modificar su forma.
Incluso mirando la silueta del planeta podemos encontrar señales de que Saturno está girando continuamente.
Pero lleguemos a aquello que todos queremos ver
Podríamos hablar durante mucho tiempo del planeta.
Pero Saturno posee algo que lo hace inmediatamente reconocible:
sus anillos.
Júpiter también tiene anillos.
Urano tiene anillos.
Neptuno también.
Pero ninguno posee un sistema tan brillante y espectacular como el de Saturno.
Cuando Galileo Galilei observó Saturno mediante un telescopio en 1610 no logró comprender claramente qué estaba viendo. La tecnología de su época no permitía resolver bien los anillos; durante las décadas siguientes, observaciones mejores ayudaron a entender la verdadera naturaleza de aquella extraña apariencia.
Los anillos no son discos sólidos
Cuando vemos una fotografía podemos imaginar que alrededor de Saturno existe una enorme lámina sólida.
No es así.
Los anillos están formados por incontables fragmentos separados.
Principalmente hielo de agua.
También existe roca, polvo y otros materiales mezclados con las partículas heladas.
Algunas partículas son diminutas, incluso comparables con granos de polvo o arena.
Otras pueden tener el tamaño de una casa.
Y existen estructuras mucho mayores dentro del complejo sistema.
Cada fragmento está viajando alrededor de Saturno.
Los anillos son movimiento.
Millones y millones de pequeños viajeros
Imagine colocar una enorme cantidad de partículas de hielo alrededor de un planeta.
Cada una obedece a la gravedad.
Cada una posee una velocidad.
Cada una recorre su propia órbita.
Las partículas situadas más cerca de Saturno se mueven de manera diferente a las que están más lejos.
Y cuando observamos todas juntas desde lejos…
parecen formar anillos continuos.
Es algo parecido a observar desde lejos una carretera llena de automóviles.
Desde mucha distancia podría parecer una franja continua.
Pero al acercarnos descubriríamos miles de objetos individuales.
Los anillos son gigantescos… y sorprendentemente delgados
Esta es quizá una de las características más difíciles de imaginar.
El sistema principal de anillos se extiende a enormes distancias alrededor de Saturno.
NASA señala que el sistema de anillos puede alcanzar aproximadamente 282,000 kilómetros desde el planeta, mientras que gran parte de los anillos principales tiene un espesor vertical típico cercano a solamente 10 metros.
Piense en la comparación.
Cientos de miles de kilómetros de extensión…
pero en muchas regiones apenas unos pocos metros de grosor.
Es como una gigantesca hoja extraordinariamente fina alrededor de un planeta.
No existe solamente un anillo
Cuando lo observamos desde lejos parece un único sistema.
Pero al acercarnos aparecen diferentes regiones.
Los principales anillos brillantes reciben letras:
A.
B.
C.
Además existen otros más débiles:
D, E, F y G.
Algunos son muy brillantes.
Otros apenas pueden observarse.
Algunos contienen muchísima materia.
Otros son tenues y dispersos.
El sistema es mucho más complejo de lo que puede apreciar un pequeño telescopio.
Una enorme separación llamada División de Cassini
Entre dos de los anillos principales existe una región especialmente conocida:
la División de Cassini
Cassini y su encuentro con Saturno
Se encuentra entre los anillos A y B y tiene aproximadamente 4,700 kilómetros de anchura.
Pero tampoco está completamente vacía.
Contiene partículas.
Simplemente posee una concentración mucho menor que las regiones brillantes situadas a ambos lados.
La gravedad de algunas lunas influye sobre las partículas y ayuda a producir estructuras y separaciones dentro de los anillos. Por ejemplo, la luna Mimas participa mediante resonancias gravitacionales en la estructura de la División de Cassini.
Las lunas pueden esculpir los anillos
Saturno posee pequeñas lunas que interactúan directamente con los anillos.
Algunas reciben el nombre de lunas pastoras.
¿Por qué?
Porque su gravedad ayuda a mantener y modificar determinadas regiones de partículas, casi como un pastor que mantiene organizado un rebaño.
Pandora y Prometeo, por ejemplo, interactúan con el estrecho anillo F.
Otras pequeñas lunas producen ondas y estructuras dentro de los propios anillos.
Aquí vemos nuevamente algo que aparece una y otra vez en nuestro viaje:
gravedad + movimiento = estructura.
Incluso existen pequeñas “hélices” dentro de los anillos
Cuando Cassini estudió los anillos con enorme detalle encontró estructuras conocidas como propellers, o hélices.
No son hélices verdaderas.
Se producen cuando pequeños cuerpos dentro de los anillos alteran gravitacionalmente las partículas que pasan cerca de ellos.
Aparecen patrones que pueden extenderse miles de kilómetros.
Un pequeño objeto puede modificar una región enorme de partículas a su alrededor.
Una vez más, la gravedad está trabajando silenciosamente.
Los anillos también tienen montañas de hielo
Podríamos imaginar los anillos como una superficie perfectamente plana.
Pero Cassini descubrió que no siempre lo son.
Durante el equinoccio de Saturno, cuando la luz solar incidía casi de lado sobre los anillos, algunas estructuras proyectaron largas sombras.
Eso permitió descubrir acumulaciones y perturbaciones que se elevaban kilómetros por encima del plano principal de los anillos.
Imagine eso.
Un sistema que desde lejos parece una línea perfecta…
pero de cerca posee ondas, grumos, lunas pequeñas y estructuras gigantescas.
¿Por qué los anillos son tan brillantes?
Gran parte de su brillo se debe al hielo.
El hielo de agua refleja muy bien la luz solar.
Por eso Saturno puede ofrecer esa apariencia blanca, plateada y dorada que vemos en numerosas fotografías.
Las pequeñas diferencias de color entre distintas regiones pueden revelar diferentes cantidades de otros materiales mezclados con el hielo.
Lo que para nuestros ojos simplemente parece hermoso también contiene información química.
¿De dónde salieron los anillos?
Esta pregunta todavía no posee una respuesta completamente definitiva.
Una posibilidad es que gran parte del material provenga de antiguas lunas, cometas u otros cuerpos que fueron fragmentados por impactos o por las poderosas fuerzas gravitacionales cerca de Saturno.
Existen diferentes modelos acerca de cuándo y cómo se originaron.
Y aquí es importante recordar algo:
cuando los científicos todavía están investigando una pregunta, debemos decirlo.
No necesitamos presentar como certeza aquello que continúa siendo objeto de estudio.
Eso también forma parte de hacer buena ciencia.
Los anillos y las lunas intercambian material
Cassini descubrió que el sistema es todavía más dinámico.
Algunas lunas reciben partículas procedentes de los anillos.
Y algunas lunas aportan material a ellos.
Un ejemplo extraordinario es Encélado.
Esta pequeña luna expulsa al espacio vapor de agua y partículas de hielo desde fracturas cerca de su polo sur.
Parte de ese material contribuye a alimentar el enorme y tenue anillo E de Saturno.
Así que algunas partes de los anillos están relacionadas directamente con actividad que ocurre sobre una luna.
Los anillos no siempre se ven iguales desde la Tierra
Saturno tiene su eje inclinado aproximadamente 26.7 grados.
Y los anillos se encuentran aproximadamente en el plano de su ecuador.
A medida que Saturno recorre su larga órbita, cambia el ángulo desde el cual nosotros observamos los anillos.
Algunas veces aparecen ampliamente abiertos.
Otras veces los vemos casi completamente de canto.
Cuando esto ocurre pueden parecer tan delgados que casi desaparecen para ciertos telescopios.
Los anillos no desaparecieron.
Cambió nuestra perspectiva.
Saturno también tiene estaciones
La inclinación de su eje significa que Saturno experimenta estaciones, al igual que la Tierra.
Pero recuerde:
un año de Saturno dura casi treinta años terrestres.
Por eso cada estación puede durar aproximadamente siete años terrestres.
Imagine pasar siete años en primavera.
Después siete años en verano.
Después otros siete aproximadamente en otoño.
Y finalmente un larguísimo invierno.
Existe algo extraño en el polo norte
Saturno posee otra característica que parece sacada de una película.
Cerca de su polo norte existe una enorme corriente atmosférica con forma aproximada de:
hexágono
Seis lados.
Una figura geométrica gigantesca dentro de la atmósfera de un planeta.
La misión Cassini obtuvo imágenes detalladas de esta corriente y permitió estudiarla durante años.
No es una estructura sólida.
Es un patrón atmosférico.
Otra demostración de lo extraño y diverso que puede ser el clima de otros mundos.
Saturno también tiene enormes tormentas
Aunque sus colores suelen parecer más suaves que los de Júpiter, Saturno también posee tormentas poderosas.
Cassini observó una gigantesca tormenta en el hemisferio norte durante 2010 y 2011 que llegó a extenderse alrededor del planeta durante meses.
Así que debajo de aquella tranquila apariencia dorada existe una atmósfera activa.
Nubes.
Vientos.
Tormentas.
Todo en movimiento.
Una gran familia alrededor de Saturno
Saturno está acompañado por una extraordinaria cantidad de lunas.
Algunas son diminutas.
Otras son mundos enormes.
Dos destacan especialmente:
Titán
y
Encélado.
Titán posee una atmósfera espesa y lagos y mares de hidrocarburos sobre su superficie.
Encélado posee un océano global de agua líquida debajo de una corteza de hielo y expulsa parte de ese material hacia el espacio.
Por eso no intentaremos estudiar aquí toda la familia de Saturno.
Las lunas merecen su propio capítulo.
La nave que vivió trece años junto a Saturno
Gran parte de lo que hoy sabemos acerca de Saturno se debe a una misión extraordinaria:
Cassini
Fue un proyecto conjunto de NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana.
Cassini llegó al sistema de Saturno en 2004 y pasó trece años estudiando el planeta, sus anillos y sus lunas.
Tomó cientos de miles de imágenes.
Atravesó diferentes regiones del sistema.
Estudió los anillos desde ángulos nunca vistos.
Y transformó nuestra comprensión de Saturno.
Cassini incluso pasó entre Saturno y sus anillos
Al final de su misión, los ingenieros hicieron algo extraordinariamente atrevido.
Cassini realizó 22 inmersiones a través de la región situada entre Saturno y sus anillos interiores.
Aquello permitió realizar mediciones extremadamente precisas de la gravedad, el campo magnético, la atmósfera y la masa de los anillos.
Después, el 15 de septiembre de 2017, Cassini entró deliberadamente en la atmósfera de Saturno y terminó su misión.
La nave desapareció.
Pero los datos que reunió continúan siendo estudiados.
De un pequeño punto a un mundo extraordinario
Saturno puede observarse a simple vista desde la Tierra.
Para nuestros ojos parece simplemente un punto luminoso.
Pero coloque un telescopio delante de sus ojos…
y aparece algo extraordinario.
Una esfera.
Anillos.
Lunas.
Después enviamos naves.
Y descubrimos millones de partículas.
Huecos.
Ondas.
Pequeñas lunas.
Tormentas.
Un hexágono.
Océanos ocultos dentro de algunos satélites.
Cada vez que miramos más cerca encontramos más complejidad.
La belleza también puede estudiarse
Hay algo especial en Saturno.
No solamente queremos comprenderlo.
También es hermoso.
Sus anillos producen una de las imágenes más elegantes de todo el Sistema Solar.
Y esto nos recuerda que estudiar científicamente algo hermoso no destruye su belleza.
Podemos saber que los anillos están hechos principalmente de hielo.
Podemos calcular sus órbitas.
Podemos medir su espesor.
Podemos estudiar las fuerzas que forman sus divisiones.
Y todavía podemos mirar Saturno y decir:
¡qué extraordinario!
La Biblia nos invita a contemplar los cielos
David escribió:
“Los cielos cuentan la gloria de Dios,
Y el firmamento anuncia la obra de sus manos.”
Salmo 19:1
David no podía observar los anillos de Saturno como nosotros.
A simple vista veía solamente otro punto luminoso.
Nosotros tenemos telescopios.
Cámaras.
Espectrómetros.
Naves espaciales.
Podemos acercarnos a aquel pequeño punto y descubrir un mundo gigantesco rodeado por miles de estructuras de hielo.
Para el creyente, cada nueva escala de observación puede convertirse en una nueva razón para maravillarse.
“Levantad en alto vuestros ojos”
Isaías escribió:
“Levantad en alto vuestros ojos, y mirad quién creó estas cosas…”
Isaías 40:26
Saturno constituye una magnífica invitación a hacerlo.
Levante los ojos.
Allí existe un planeta aproximadamente nueve veces más ancho que la Tierra.
A unos 1,400 millones de kilómetros del Sol.
Girando en menos de once horas.
Rodeado por un sistema de anillos compuesto principalmente por hielo.
Acompañado por una gran familia de lunas.
Y todo ello continúa moviéndose mientras nosotros realizamos nuestras actividades cotidianas.
Un planeta rodeado de maravillas
Ahora resumamos nuestro encuentro.
Saturno es:
el segundo planeta más grande del Sistema Solar,
un gigante compuesto principalmente de hidrógeno y helio,
un mundo sin una superficie sólida verdadera,
un planeta que gira en unas 10.7 horas,
un mundo cuyo año dura casi treinta años terrestres,
y el dueño del sistema de anillos más espectacular que conocemos entre los planetas.
Pero quizá lo más sorprendente sea esto:
desde lejos sus anillos parecen sencillos.
Cuando nos acercamos descubrimos miles de millones de partículas, divisiones, pequeñas lunas, ondas y estructuras moldeadas continuamente por la gravedad.
Algo que parecía solamente hermoso resulta también extraordinariamente complejo.
“¡Cuán innumerables son tus obras, oh Jehová! Hiciste todas ellas con sabiduría…”
Salmo 104:24
Nuestro viaje por Saturno todavía no termina.
Porque alrededor de este gigante viajan mundos que merecen ser conocidos por sí mismos.
Nuestro siguiente destino será:
Las lunas de Saturno: mundos extraordinarios alrededor de un gigante
Referencias
Escrituras consultadas
- Salmo 8:3-4.
- Salmo 19:1-6.
- Salmo 104:24.
- Isaías 40:26.
Bibliografía científica
- de Pater, I. & Lissauer, J. J. Planetary Sciences. Cambridge University Press.
- Dougherty, M. K., Esposito, L. W. & Krimigis, S. M., eds. Saturn from Cassini-Huygens. Springer.
- Ingersoll, A. P. Planetary Climates. Princeton University Press.
- Bennett, J. et al. The Cosmic Perspective. Pearson.
Organizaciones y misiones científicas
- NASA Science — Saturn Facts. Datos sobre dimensiones, distancia, rotación, órbita, composición, estructura y anillos de Saturno.
- NASA Cassini — Rings. Información sobre la composición y dinámica de los anillos, moonlets, divisiones y estructuras observadas por Cassini.
- NASA Space Place — Why Does Saturn Have Rings? Explicación del sistema de anillos para niños y público general.
- NASA/ESA/ASI — Cassini-Huygens Mission. Información sobre los trece años de exploración del sistema de Saturno y sus principales descubrimientos.
Libro recomendado
Escucha música con propósito
