Introducción Saturno         

          Saturno es el sexto planeta en orden de alejamiento al Sol y el último de los planetas conocidos desde la antigüedad. Catalogado como gigante gaseoso, los griegos lo llamaron Cronos (el Tiempo). Según la mitología griega, fue vencido por su hijo Zeus y quedó relegado a un segundo plano en las jerarquías celestes. A pesar de ello, es el planeta más hermoso del Sistema Solar y ante el telescopio se distingue su extraordinario sistema de anillos, que constituye una de las vistas preferidas de las personas que le gusta la astronomía.

Saturno. En su sistema de anillos resalta una división, conocida como “División de Cassini”. Y casi al final del anillo, la División de Encke.

Crédito: NASA, ESA, Telescopio Espacial Hubble.

Saturno en la antigüedad.

          Conocido desde la antigüedad, los sumerios lo llamaron Lu-lim y los acadios le conocían como Lu-bat-sag-uš, asociado a la deidad Ninib (o Nirig), dios de la justicia. Los babilonios lo denominaron Kayyamānu y lo asociaron a Šamaš, quien en conjunto con las divinidades Sin e Ishtar, era la triada principal de los dioses celestes. Al desarrollarse la mitología babilónica, comenzó a ser representado con un disco solar con ocho puntas en llamas.

Representación de Šamaš (o Shamash). El Sol justiciero.

          Los griegos construyeron una mitología más acabada. Fabularon que Urano (el dios cielo) y Gaia (la madre Tierra) tuvieron 12 hijos: los titanes Theia, Mnenosine, Phoebe, Rea, Tetis y Temis (las hembras) y Océano, Ceo, Crío, Hiperión, Iapeto y Cronos.

          Cronos adquirió gran poder y destronó a su padre Urano de la jerarquía principal. Se unió con su hermana Rea y tuvo seis hijos, tres hembras y tres varones: Hestia, Demeter y Hera (las hembras) y Hades, Poseidón y Zeus.

          Como le profetizaron que él correría la misma suerte que su padre, Cronos comenzó a devorar a sus hijos, hasta que Zeus, escondido por su madre, lo enfrenta y derrota.

          Una extraordinaria alegoría de que Cronos (el tiempo) “devorará” a todos los seres, pero que existe una salida representada en el dios supremo. Cronos derrotado de su sitial celeste fue confinado en un lugar escondido en la región del Tártaro, actual Turquía - Rusia.

          Los romanos, fascinados con esta mitología, adoptaron a Cronos y le cambiaron el nombre a Saturno, y lo vincularon con la agricultura.

Saturno en la era telescópica.

          La observación telescópica de Saturno la inaugura Galileo Galilei (1564-1642), quien el 30 de julio de 1610 lo observa a través de su rudimentario telescopio. Debido a su poca resolución, Galileo no logra discernir la figura del planeta, y piensa que Saturno tiene dos grandes satélites que lo acompañan en el cielo.

          En carta enviada al secretario del Gran Ducado de Toscana, Belisario Vinta, Galileo le informa que Saturno está formado por un cuerpo central de mayor tamaño y dos cuerpos de menor tamaño que no se separan de él, como si se tratasen de unas orejas.

Facsímil de la carta a Belisario Vinta en donde Galileo describe la figura de Saturno.

          Galileo en su afán de mejorar su visión del cosmos, mejora constantemente su telescopio. Se ha registrado que hizo más de 100 telescopios, cada uno mejorando un aspecto del anterior. El gran “calibrador” de las mejoras que introdujo en el telescopio, fue Saturno. Para el año 1616, los dos satélites que acompañaban a Saturno se habían convertido en un par de brazos, que para el año 1623 habían adquirido una figura más refinada. Sin embargo, no pocas reflexiones produjeron estos extraordinarios aspectos de las “protuberancias” en Saturno. Su figura cambiante despertó en el científico las más variadas interpretaciones, que tuvieron su clímax en 1612, cuando estos promontorios desaparecieron de su vista (por supuesto, ahora sabemos que por su órbita en torno al Sol y por la inclinación de su eje de giro, los anillos se observan de perfil cada 15 años, desapareciendo a la vista de los telescopios).

         Galileo le escribió a Marco Velseri en 1612 y le narra:

“Este año he vuelo a ver a Saturno en el solsticio de verano, y habiéndolo seguido observando durante más de dos meses, y lo he encontrado solitario, sin sus dos acompañantes, perfectamente redondo como Júpiter. ¿Cómo se ha podido producir esta extraña metamorfosis? Quizás se han consumido las dos estrellas menores como las manchas solares; quizá Saturno ha devorado a sus hijos; o quizás ha sido una ilusión solamente, con la que los cristales me han engañado tantas veces a mí y a otros que, como yo, se han servido de ellos.

Desde Villa delle Selve, 01 de diciembre de 1612.      

Tres dibujos de Galileo en donde se observa la evolución del instrumental óptico utilizado para la observación.

          Habrá que esperar hasta el año 1655, cuando Christiaan Huygens (1629-1695) construye un telescopio de 50 aumentos y observando el planeta por varios meses concluye que el mismo cuenta con un anillo que lo rodea. Ese mismo año, Huygens descubre el satélite principal de Saturno, el cual recibirá el nombre de Titán. En 1659 publica su obra “Systema Saturnium” (El sistema de Saturno), una obra llena de ilustraciones de Saturno e interpretaciones de los distintos cambios que se observan en los mismos, vistos desde la Tierra.

Distintas disposiciones del anillo de Saturno, representadas por Huygens en su obra de 1659.

          En 1666, Robert Hooke (1635-1703) publica en las Philosophical Transactions de la Royal Society lo que es a la fecha la mejor representación de Saturno. La extraordinaria calidad del telescopio usado por Hooke hace que describa el anillo de manera diáfana. Él concluye que se trata de un objeto separado el planeta.

Dibujo de Saturno en 1666, realizado por Robert Hooke.

          En el último tercio del siglo XVII, entre los años 1671 y 1684, el astrónomo Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) realiza la más detallada campaña de observación de Saturno, que lo conducirá a descubrir la segunda y tercera luna del planeta; Iapeto (1671) y Rea (1672), discernir la separación en el anillo (1675) que ahora lleva su nombre (la División de Cassini). Posteriormente descubrió la cuarta y quinta luna, Dione y Tetis (1684).  

Dibujo de Saturno de Giovanni Cassini publicado en 1670. En el mismo ya traza la división en el anillo.

Ya entrado el siglo XVIII no existía duda sobre la naturaleza del anillo de Saturno. Esto condujo a personalidades de la nobleza amantes de la ciencia a divulgar los últimos descubrimientos. Tal es el caso del conde Luigi Marsili, quien en el año de 1711 le encargó al artista Donato Creti una serie de obras sobre los planetas del Sistema Solar, como la mostrada a continuación, en donde se observa en el cielo a Saturno con su anillo.

Donato Creti. Observaciones astronómicas, Saturno. 1711.

Pierre Simon de Laplace (1749-1827) demostró a comienzos del siglo XIX que los anillos no podían ser sólidos y en 1856, James Clerk Maxwell (1831-1879) determinó que su composición deberían ser partículas muy pequeñas para ser estables. Al respecto escribió: “El único sistema de anillos que puede existir es el constituido por numerosas partículas que orbitan alrededor del planeta a velocidades distintas según sus distancias respectivas de éste”. Hoy, sabemos que están formados por innumerables rocas y fragmentos de hielo y que su espesor no excede los 16 kilómetros. En el año 2004 se detectaron “grumos” de materia en los anillos, los cuales comenzaron a ser denominadas “lunetas” (moonlet en inglés).

Representación artística de los anillos de Saturno.

Saturno en la era espacial.

        Saturno ha sido visitado por cuatro sondas espaciales, todas estadounidenses. Estas sondas son: Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981) y Cassini-Huygens (2004).

        La sonda Pioneer 11 fue lanzada el 06 de abril de 1973 y tenía por misión sobrevolar los planetas Júpiter y Saturno. Esta sonda alcanzó el cinturón de asteroides en marzo de 1974, arribando al sistema joviano el 25 de noviembre de 1974. Obteniendo la asistencia gravitatoria de Júpiter, la sonda sobrevoló a Saturno el 01 de septiembre de 1979, pasando a 20.900 kilómetros. La sonda tomó 440 imágenes y logró detectar el pequeño anillo F, externo al anillo A de Saturno.

Saturno desde el Pioneer 11. Crédito: NASA.

        La sonda Voyager 1 fue lanzada el 05 de septiembre de 1977. Su misión era sobrevolar los planetas Júpiter y Saturno. El 10 de febrero de 1979 arribó al planeta Júpiter en donde detectó el débil anillo que lo rodea y la actividad volcánica de la luna Ío (04 de marzo). El 12 de noviembre de 1980, la sonda se acercó al planeta Saturno, volando a 126.000 kilómetros del mismo. El 01 de enero de 1990, la sonda Voyager 1, al igual que la Voyager 2, fueron declaradas “Misiones en Viaje Interplanetario” (VIM por sus siglas en inglés).

        La sonda Voyager 2 fue lanzada el 20 de agosto de 1977. Su misión era sobrevolar los planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. La sonda alcanzó Júpiter el 09 de julio de 1979, pasando a 645.000 kilómetros. Durante este sobrevuelo permitió el descubrimiento de 4 nuevas lunas, detectó cambios significativos en la GMR de Júpiter y cubrió cartográficamente el 80% de las superficie de las lunas Ganímedes y Calisto. El 22 de agosto de 1981, la sonda alcanzó a Saturno, sobrevolándolo a 23.000 km. Hizo un reconocimiento fotográfico de las lunas Hiperión, Encélado, Tetis, Febe, Helene, Telesto y Calipso.

Saturno desde la Voyager 1 (izquierda). Ondas de densidad en los anillos. 03 de agosto de 1981. Voyager 2. Crédito: NASA.

La Voyager 2 arribó a Urano el 24 de enero de 1986, pasando a 81.500 km. Este sobrevuelo permitió descubrir 10 nuevas lunas las cuales recibieron los nombres de Puck, Portia, Julieta, Crésida, Rosalinda, Belinda, Desdémona, Cordelia, Ofelia y Bianca, todos estos nombres tomados de la obra literaria de William Shakespeare. También permitió el descubrimiento de dos nuevos anillos y realizó un estudio fotográfico de las lunas Miranda, Oberón, Ariel, Umbriel y Titania. El 25 de agosto de 1989, la sonda sobrevoló al planeta Neptuno a 4.800 kilómetros, el más cercano sobrevuelo de la misión. Este sobrevuelo permitió el descubrimiento de 4 nuevos anillos y 6 nuevas lunas (Proteo, Larissa, Despina, Galatea, Talasa y Naiad). La sonda fotografía extensamente a la luna principal del planeta, Tritón, y detectó un inmenso huracán de coloración oscura que recibió el nombre de Gran Mancha Oscura.

          La misión Cassini-Huygens, propuesta a comienzos de la década de los 80, fue aprobada como una misión conjunta NASA-ESA en 1989. La misma consistía en un orbitador (sonda Cassini – NASA) y un aterrizador (sonda Huygens – ESA). La misión arribó a Saturno en mayo de 2004 y culminó en septiembre de 2017. 13 años de fructífero trabajo que produjo 293 órbitas en torno a Saturno y un extraordinario volumen de información científica. La misión fue lanzada el 15 de octubre de 1997 y pudo extender tantos años su misión debido a su generador nuclear termoeléctrico, similar al usado por las sondas Ulises, Galileo y New Horizons. La travesía a Saturno incluyó dos sobrevuelos a Venus (26 de abril de 1998 y 24 de junio de 1999), un sobrevuelo a la Tierra (18 de agosto de 1999) y un acercamiento al asteroide (2685) Masursky (23 de enero de 2000) al cual pasó a 15 millones de km. La sonda arribó al planeta Júpiter el 30 de diciembre de 2000 (pasando a 9,7 millones de km) y a Saturno en mayo de 2004. El arribo de la nave espacial Cassini al planeta produjo de manera instantánea una gran cantidad de descubrimientos como la detección de un nuevo anillo, muy difuso para ser observado desde la Tierra, la presencia de ondas de gravedad en sus anillos y una gran cantidad de nuevos satélites.

Ondas de gravedad en los anillos de Saturno.

El 25 de diciembre de 2004, la sonda Huygens se separó del complejo e inició sus maniobras de ingreso a la atmósfera de la luna Titán, donde aterrizó el 14 de enero de 2005. La sonda Huygens en su ingreso a la atmósfera detectó lagos de hidrocarburos en los polos de la luna y aterrizó sobre una superficie arenosa compuesta por finos granos de hielo. La sonda Huygens estaba equipada para trazar un perfil de temperatura y presión en la atmósfera de Titán, así como medir la velocidad de los vientos y las propiedades químicas de la luna.

En el año 2007, la Agencia Espacial Europea, ESA, bautizó el sitio de aterrizaje de la sonda Huygens en Titán como región Hubert Currien en homenaje al científico francés que fue artífice del programa Ariane.

Representación artística de la sonda Huygens en la superficie de Titán.

Fotografía de la superficie de Titán, tomada por la sonda Huygens.

La sonda Cassini realizó uno de los sobrevuelos más cercanos a una luna, cuando el 12 de marzo de 2008 sobrevoló a Encélado a apenas 50 km sobre su superficie. En ese sobrevuelo atravesó las plumas de materia expelidas en las ranuras en el polo sur de la luna, detectando agua y dióxido de carbono en las mismas. En estas plumas de naturaleza crio-volcánicas se encontraron compuestos orgánicos de gran complejidad. La Cassini también permitió la detección de la luna Aegaeon (S/2009 S1) de apenas 400 metros de tamaño. En diciembre de 2015, se le asignaron a la sonda una serie de delicadas maniobras orbitales que le hacían atravesar los planos orbitales de los anillos de Saturno. El 22 de abril de 2017 se programó “El Gran Final” de la misión Cassini que incluía hacer vuelos rasantes al anillo exterior F. la sonda fue hundida en la atmósfera del planeta el 15 de septiembre de 2017. 

Plumas de materia en el polo sur de Encélado.