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Saturno, el planeta de los Anillos. Las misiones Voyager y Cassini.

Creada02-10-2021
Modificada03-10-2021
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Octubre19

Reseña del Documental Saturno: Vida Más Allá del Sol de la serie Los Planetas

Saturno 

Documental de la serie Los Planetas (E4, 2019), en el que se describen características del planeta Saturno, el señor de los Anillos, el segundo más grande del Sistema Solar y los descubrimientos que se han realizado gracias a las sondas espaciales.
El título de la versión original de la BBC era Vida más allá del Sol: Saturno.

Más allá de los planetas terrestres, más allá del gigante Júpiter, a 1.437 Gm del Sol, se encuentra el planeta Saturno.

No es un planeta muy llamativo, excepto por el hecho de que está rodeado de un sistema de anillos que lo convierten en el espectáculo más extraordinario del Sistema Solar.

Y las sondas enviadas para estudiarlo han revelado otras sorpresas. Su atmósfera está agitado por huracanes y tormentas gigantescas, con vientos de cientos de Km/h. Estando tan lejos del Sol, ¿cuál es el motor de esas tormentas?

Y sus lunas han resultado ser muy variadas y sorprendentes, con algunas, firmes candidatos para que en ellas pueda existir la Vida.

¿Qué más sorpresas nos aguardan?

El Origen de Saturno

Tal como los planetas interiores, Saturno comenzó a formarse hace 4'6 Ga, pero mucho más lejos, en una región del Sistema Solar en la que abunda el hielo. Mientras viajaba por la densa nube de Gas, Hielo y Polvo de la nube primigenia, fue chocando y atrayendo toda la materia que encontraba a su paso, alcanzando un enorme tamaño, la mayor parte de Hielo y Roca.

Vista de Saturno y sus anillos tomada por la misión VoyagerEn 1977, la misión Voyager fue enviada hacia el espacio interestelar. En su trayecto debía pasar junto a varios planetas con el fin de usar su fuerza gravitatoria para acelerar, y a su paso junto a Saturno tomó espectaculares imágenes mucho más detalladas que las que podían conseguirse con los más potentes telescopios desde la Tierra.

Se descubrió que la atmósfera está compuesta en su mayor parte de Hidrógeno y Helio, los elementos más abundantes del Universo. También son los más ligeros, por lo que hace falta una fuerza gravitatoria muy intensa para sujetarlos a un planeta. Y Saturno, el segundo planeta más grande del Sistema Solar, la tenía.

Saturno tiene un núcleo muy grande, unas 20 veces el tamaño de la Tierra. Eso le permitió atraer cualquier partícula de polvo, hielo o gas que quedara a su alcance, alcanzando un tamaño inmenso, 5.000 veces la masa de la Tierra, en menos de 100 millones de años.

Las sondas Voyager transmitieron a la Tierra muchas imágenes, pero éstas plantearon más nuevas incógnitas. ¿Seguía existiendo un núcleo rocoso en su interior? ¿Cuál era la fuerza que agitaba los intensos vientos y tormentas de su superficie?

Poco tiempo después de la Voyager, los científicos comenzaron a planificar una nueva misión a Saturno, con más y mejores instrumentos, y que no pasara de largo, sino que se quedara en la órbita para estudiar el planeta durante más tiempo.

La Misión Cassini

Con más de 6 toneladas, la Sonda Cassini es la más pesada jamás lanzada. Usando la asistencia gravitatoria de Venus (dos veces) la Tierra y Júpiter, consiguió una velocidad de 27 Km/s, lo que le permitió alcanzar Saturno. Una vez allí, tras varias operaciones de frenado, Cassini quedó en una órbita estable.

Saturno y sus anillos. Misión CassiniLas primeras imágenes de Cassini revelaron una gran complejidad del sistema de anillos que no se habían percibido con las cámaras de las Voyager. También pudo determinar que algunas nubes de Saturno no eran de Hidrógeno y Helio, sino de Agua helada.

Y el estudio gravimétrico reveló que el interior de Saturno era una masa continua, no había un núcleo rocoso.

Pero si Saturno comenzó a formarse como los demás planetas, con un núcleo rocoso ¿cómo ha podido desaparecer?

Los científicos creen que, sencillamente, el material rocoso y metálico del núcleo se ha disuelto en el océano de Hidrógeno y Helio que lo rodea.

Como consecuencia, todo Saturno es una bola de gas, cada vez más densa a mayor profundidad, pero sin ninguna masa sólida, roca, isla o continente en la que sea posible posarse.

Las Tormentas de Saturno

En la Tierra, a 150 Gm del Sol, recibimos de éste una gran cantidad de luz y calor, que calientan la atmósfera y el terreno, y produce los vientos. En ocasiones los vientos pueden ser muy intensos y producir tormentas y huracanes.

En Saturno también se producen tormentas, mucho más grandes que en la Tierra, pero allí hay dos enormes diferencias con la Tierra.

Primera, no hay un terreno sólido que pueda calentarse, todo el planeta es atmósfera, la mayor parte de Hidrógeno y Helio, aunque también hay nubes de Agua.

Y la segunda diferencia es que tan lejos, la radiación solar es 100 veces más débil que a la altura de la Tierra. ¿Cómo pueden producirse esas tormentas?

La Sonda Cassini ha descubierto que el calor que agita la atmósfera no procede del Sol, sino de una fuente interna. Ha observado enormes nubes de agua en las que se producen rayos 10.000 veces más intensos que los de la Tierra.

Estos rayos convierten el Metano de la atmósfera en hollín, partículas de carbono. Se hunden en la atmósfera como una lluvia de carbón, pero al alcanzar 8.000 Km de profundidad la presión atmosférica es tan grande que las partículas de carbono cristalizan y se convierten en diamantes. Pero aún más abajo la presión aumenta tanto que los diamantes se rompen y disgregan, disolviéndose en la densa atmósfera.

A 30.000 Km de profundidad, la atmósfera es tan densa que se convierte en un océano de Hidrógeno Líquido. Y cuando caen gotas de Helio, al chocar con la superficie generan ingentes cantidades de calor. Y es ese calor extremo el que determina el clima de Saturno.

En pocos cientos de millones de años, Saturno ha pasado por las etapas de ser un protoplaneta, un pequeño planeta rocoso, un planeta con atmósfera de gases pesados con océanos de agua y un gigante gaseoso rodeado por una atmósfera de Hidrógeno y Helio.

Después, permanecerá inalterado durante miles de millones de años, pero aún no como lo conocemos hoy.

Los Anillos de Saturno

Los Anillos de Saturno están compuestos por trillones de partículas, la mayoría del tamaño de motas de polvo, algunas del tamaño de edificios.

Su resplandor es un misterio que aún no ha podido ser desentrañado. El espacio interplanetario contiene gran cantidad de partículas de polvo, oscuro como el carbón vegetal. Inevitablemente, Saturno irá recogiendo polvo durante su órbita y, igual que la nieve cuando cae en una ciudad, poco a poco irá acumulándose el hollín sobre ella hasta cubrirse con una capa de suciedad.

Si las partículas de los anillos son tan brillantes, es porque son muy recientes y aún no ha habido tiempo para que se acumule suficiente polvo para oscurecerlos. Los científicos estiman que apenas deben tener un millón de años.

Pero si son tan recientes ¿de dónde salieron?

Las Lunas de Saturno

Saturno tiene 62 lunas, y no todas son redondas. Los cuerpos grandes, a partir de unos 800~1.000 Km, tienen suficiente gravedad para hacerlos esféricos. Los más pequeños pueden tener formas más extrañas, alargadas como una patata o con un borde ecuatorial que lo hace parecer un platillo volante. Y las aún más pequeñas tienen formas de lo más irregular.

La Sonda Cassini estudió muchas de estas lunas y comprobó que la mayor parte de las grandes son del mismo material del que están compuestos los anillos, lo que sugiere que éstos pudieron formarse con los restos de la destrucción de una de sus lunas.

Alrededor de un planeta existe el Límite de Roche, una distancia a la que la Gravedad del Planeta supera la propia fuerza gravitatoria de los cuerpos que se acerquen demasiado.

Espaguetización de un planeta al pasar el Límite de RocheSi una luna de hielo se acerca a este límite, la fuerza gravitatoria de Saturno superará la fuerza gravitatoria de la misma luna, y ésta empezará a disgregarse en fragmentos más pequeños. Por su diferente velocidad orbital, los fragmentos se distribuyen a lo largo de toda la órbita en cuestión de pocos días, formando un anillo de hielo resplandeciente alrededor del planeta.

Con el tiempo, el anillo se hizo más ancho, más que el propio Saturno, y mucho más plano, más fino, tan sólo unos 10 metros de grosor.

Los fragmentos más grandes que formaban parte del anillo atrajeron y capturaron partículas más pequeñas, creando canales circulares limpios de fragmentos, convirtiendo un único anillo en varios. Con un tamaño de varios Km, al tener la rotación capturada, la mayor parte de la masa que absorbían caía en el ecuador, dándoles la forma de una esfera achatada con un grueso cinturón, similar a un platillo volante.

Ondas en los Anillos

Saturno: Ondas en el borde de los anillosAunque el anillo es, esencialmente, plano, en el borde de algunos anillos se descubrieron extrañas ondulaciones, que apenas resultaban visibles más que por las sombras proyectadas cuando la luz del Sol incidía de forma paralela a la superficie de los anillos.

Tras una observación más detallada, se comprobó que estas ondulaciones eran producidas por las lunas que orbitaban por dentro del sistema de anillos, pero con un plano orbital inclinado respecto a ellos.

Cada vez que una luna atraviesa el plano del anillo, su gravedad atrae a las partículas más cercanas, elevándose a bastante altura por encima del anillo. Al alejarse aún más, las partículas dejan de ser atraídas por la luna, pero sieguen siendo atraídas por la masa del anillo. Descienden, pero no se detienen en el plano, sino que descienden por debajo. En un movimiento pendular, las partículas ascienden y descienden, cada vez a menos altura, hasta que al cabo de unos centenares de oscilaciones, quedan de nuevo inmersos en los 10 metros del grosor de los anillos.

Saturno: Ondas en los AnillosPero las partículas adyacentes, demasiado lejanas para ser atraídas por la luna, sí son atraídas por la masa de las partículas que se elevan, y se elevan ellas también, afectando igualmente a las siguientes partículas adyacentes, haciendo una ola que se transmite a lo largo del anillo y generando unas oscilaciones, unas murallas casi transparentes, que pueden alcanzar hasta 3 Km de altura.

Encélado, la luna helada

Encélado es una de las muchas lunas de Saturno. Con un tamaño muy pequeño, apenas 500 Km, sigue una órbita casi completamente circular.

Desde lejos tiene un aspecto bastante liso, pero desde cerca se pueden observar numerosas fallas de fractura, lugares en los que la corteza de hielo se ha roto, ha dejado escapar material interno que se ha vuelto a congelar tapando las numerosas grietas.

La Sonda Cassini observó numerosos géiseres y fumarolas por los que escapaban al espacio más de 200 Kg de material por segundo.

En principio, la cantidad de 200 Kg por segundo (menos de 10 cubos de agua) me ha parecido demasiado pequeña para ser cierta. Cualquier fuente mediana de un parque público tiene un caudal muy superior.

Pero tras buscar en Internet he podido confirmarla en este artículo escrito por Carolyn Porco y otros: 

En 13 años, la Cassini hizo 23 acercamientos, y en 12 ocasiones atravesó las fumarolas, tomando muestras del material expulsado.

Los análisis revelaron que el material era vapor de agua y partículas de hielo. Y sales, lo que indicaba que bajo la corteza de Hielo existía un océano activo en el que el agua disolvía las sales del fondo rocoso del océano.

¿De dónde procedía el calor que mantenía el océano de agua líquida y la actividad del terreno submarino?

Encélado sigue una órbita muy circular alrededor de Saturno, por lo que no hay un efecto marea. Pero cada DOS órbitas de Encélado, coincide con UNA órbita de Dione, otra luna, y la fuerza gravitatoria de ésta es la que produce una marea en la superficie y un amasamiento del interior de Encélado, generando calor.

Pero lo más sorprendente es que en los análisis también se encontraron compuestos orgánicos.

Agua líquida, calor, sales minerales, moléculas orgánicas. Esos son los elementos que se encuentran en el entorno de las fumarolas submarinas de la Tierra, repletas de organismos vivos, y los lugares en los que cada vez más científicos opinan que pudo originarse la Vida en la Tierra.

Si allí, en el fondo del océano de Encélado, se dan las mismas condiciones, no es descabellado suponer que también haya podido surgir la Vida.

El Fin de la Misión Cassini

A punto de agotarse el combustible, había que decidir qué hacer con la Sonda Cassini. No era deseable dejarla en una órbita que en el futuro pudiera interferir con la estructura de los anillos. Tampoco arriesgarse a que pudiera colisionar con alguna de sus lunas, quizás con la misma Encélado. Como no se había previsto encontrar un lugar tan idóneo para la Vida, la Cassini no había sido esterilizada, y si llegara a caer en Encélado los microbios terrestres podrían contaminar la luna, lo que invalidaría las investigaciones de las futuras misiones. Al final se decidió que, para evitar esos riesgos, la Cassini debería ser estrellada contra el mismo Saturno.

El 15 de Septiembre de 2017, tras realizar una serie de órbitas muy cercanas fotografiando los anillos desde dentro, la Cassini orientó su rumbo hacia Saturno. Aún durante los últimos minutos de su singladura siguió enviando imágenes e información a la Tierra. Después, las comunicaciones se interrumpieron, la nave empezó a girar alocadamente, se rompió en varios fragmentos y acabó desintegrada en la atmósfera de Saturno.

De toda la información enviada durante su misión, aún no se han estudiado todos los datos. Harán falta décadas.

Dentro de veinte años, algunos estudiosos seguirán encontrando sorprendentes descubrimientos que a los actuales investigadores se le han pasado por alto.

En mi opinión

Dos interesantes sorpresas en este documental.

El Núcleo Rocoso Desaparecido

¿No existe un núcleo rocoso en Saturno? El documental explica cómo se formó el planeta, primero como una aglomeración de polvo y rocas, después se hizo más grande con el material atraído, fundiéndose el interior y convirtiéndose en planeta. Siguió creciendo, y en el material capturado se incorporaron gran cantidad de moléculas de gases pesados (agua, metano, amoníaco, hidrocarburos, etc.), hasta convertirse en un planeta similar a la Tierra, con continentes y océanos. Y al aumentar aún más su tamaño, capturó también gases ligeros, como Hidrógeno y Helio. En muy grandes cantidades, hasta convertirse en un Gigante Gaseoso.

Pero el núcleo rocoso, cien veces más grande que la Tierra, ¿cómo pudo desaparecer?

Hace años escribí un artículo en el que enumeraba los tipos de planetas que pueden existir, determinados principalmente por su tamaño, y mi idea es que en el interior de todos los gigantes gaseosos existe un núcleo rocoso.

Pero si los estudios gravimétricos de Saturno indican que no existe, entonces la conclusión que sacamos es que el núcleo rocoso debió disolverse en el manto de Hidrógeno y Helio líquidos del interior de Saturno.

¿Es esto posible?

El Hidrógeno líquido tiene propiedades metálicas y magnéticas. ¿Tiene también propiedades disolventes, capaces de disolver nada menos que toda una masa de metal y roca al menos tan grande como 100 Tierras? ¿O quizás el Helio líquido?

Sinceramente, me resulta difícil de creer. ¿Y si, sencillamente, el estudio gravimétrico no es concluyente?

Espero que futuros estudios sobre las posibles propiedades disolventes del Hidrógeno o el Helio líquidos, o estudios gravimétricos más precisos de Saturno y otros gigantes gaseosos, puedan aclarar este inesperado enigma.

Ondas en el borde de los Anillos

Ya sabía que el paso de las lunas que orbitan por dentro del sistema de anillos producía ondas en las partículas que componen los anillos, los más internos hacia delante (porque orbitan más rápidos que la luna) y los externos hacia atrás (porque orbitan más despacio). Si la luna orbita justo EN el anillo, las ondas son similares a las ondas de densidad. La zona cercana a la luna se expande hacia ella, haciéndose menos densa, y luego se contrae, haciéndose más densa, de forma periódica. Ese cambio de densidad se transmitirá a las zonas adyacentes, de forma muy similar a una onda de sonido en el aire.

Lo que no había pensado es que si el plano orbital de esa luna está inclinado respecto a los anillos, las ondas serían de tipo S, es decir que las partículas se elevarían y descenderían tal como el público hace la ola en un estadio de fútbol.

¡Y nada menos que TRES Km de altura! Sorprendente.

Conclusión

Un documental MUY interesante, aunque algo incompleto. Echo de menos la mención a Titán y a la Misión Huygens. Pensaba que quizás se explicaría en otro episodio, pero tras finalizar la serie he visto que no es así, por lo que os remito a un par de documentales, de la serie Cosmos: Otros Mundos y La Historia del Universo.

Para saber más os indico otros documentales que hablan de Saturno y sus Anillos.

Espero que os gusten.

Ver Ficha de Saturno: Vida Más Allá del Sol de la serie Los Planetas

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