Saturno | |
Saturno visto dalla sonda Cassini nel 2008. | |
Caratteristiche orbitali | |
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Semiasse maggiore | 1.426.700.000 km a (9,536 7 a ) |
Aphelia | 1.503.500.000 km (10,05 au ) |
Perielio | 1.349.800.000 km a (9,023 in ) |
Circonferenza orbitale | 8.957.500.000 km a (59,877 a ) |
Eccentricità | 0,0539 |
periodo di rivoluzione | 10 754 d (≈ 29.44 a ) |
periodo sinodico | 378.039 d |
Velocità orbitale media | 9.640 7 km / s |
Velocità orbitale massima | 10,182 km / sec |
Velocità orbitale minima | 9,141 km / sec |
Inclinazione sulla eclittica | 2,486 ° |
Nodo ascendente | 113,7 ° |
argomento perielio | 338,94 ° |
Satelliti conosciuti | 82 confermate (di cui 53 nominate) e circa 150 lune minori . |
Anelli conosciuti | Principale 7 , finemente suddiviso. |
Caratteristiche fisiche | |
raggio equatoriale | 60.268 km (9,4492 Terre) |
raggio polare | 54.359 km (8,5521 Terre) |
Raggio medio volumetrico |
58.232 km (9.014 Terre) |
appiattimento | 0,09796 |
Perimetro equatoriale | 378.675 km |
La zona | 4.346 6 × 10 10 km 2 (83.703 Terre) |
Volume | 8.271 3 × 10 14 km 3 (763 Terre) |
Massa | 5.684 6 × 10 26 kg (95.152 Terre) |
Densità totale | 687,3 kg / m 3 |
Gravità superficiale | 10.44 m / s 2 (1.064 g) |
Velocità di rilascio | 35,5 km / s |
Periodo di rotazione ( giorno siderale ) |
0.448 D (10 h 33 min) |
Velocità di rotazione ( all'equatore ) |
34.821 km a / h |
Inclinazione dell'asse | 26,73 ° |
Ascensione retta del polo nord | 40,60 ° |
Declinazione del Polo Nord | 83,54 ° |
Albedo geometrico visivo | 0,47 |
Bond Albedo | 0.342 |
irraggiamento solare | 14,90 W / m 2 (0,011 Terra) |
Temperatura di equilibrio del corpo nero |
81,1 K ( -191,9 ° C ) |
Temperatura superficiale | |
• Temperatura a 10 k Pa | 84 K ( −189 ° C ) |
• Temperatura a 100 k Pa | 134 K ( −139 ° C ) |
Caratteristiche dell'atmosfera | |
Densità a 100 k Pa |
0.19 kg / m 3 |
Altezza della scala | 59,5 km |
Massa molare media | 2,07 g / mole |
Diidrogeno H 2 | > 93% |
Elio He | > 5% |
Metano CH 4 | 0,2% |
Vapore acqua H 2 O | 0,1% |
ammoniaca noH 3 | 0,01% |
Etano C 2 H 6 | 0,0005% |
Idruro di fosforo PH 3 | 0,0001% |
Storia | |
divinità babilonese | Ninurta ( Ninib ) |
divinità greca | ος |
Nome cinese (elemento correlato) |
Tǔxīng土星 (terra) |
Saturno è il sesto pianeta nel Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole , e la seconda più grande in termini di dimensioni e di massa dopo di Giove , che è come un pianeta gigante gassoso . Il suo raggio medio di 58.232 km è circa nove volte e mezzo quello della Terra e la sua massa di 568,46 × 10 24 kg è 95 volte maggiore. Orbitando in media a circa 1,4 miliardi di chilometri dal Sole (9,5 unità astronomiche ), il suo periodo di rivoluzione è di poco meno di 30 anni mentre il suo periodo di rotazione è stimato in 10 h 33 min .
La caratteristica più famosa del pianeta è il suo sistema di anelli prominenti. Composte principalmente da particelle di ghiaccio e polvere, furono osservate per la prima volta nel 1610 da Galileo e si sarebbero formate meno di 100 milioni di anni fa. Saturno è il pianeta con il maggior numero di satelliti naturali con 82 confermati e centinaia di satelliti minori al suo seguito. La sua luna più grande, Titano , è la seconda più grande del Sistema Solare (dietro Ganimede , la luna di Giove , entrambe con un diametro maggiore di quello di Mercurio ) ed è l'unica luna conosciuta ad avere un'atmosfera sostanziale . Un'altra luna straordinaria, Encelado , emette potenti geyser di ghiaccio e si dice che sia un potenziale habitat per la vita microbica .
L'interno di Saturno è molto probabilmente composto da un nucleo roccioso di silicati e ferro circondato da strati costituiti in volume da idrogeno al 96% che è successivamente metallico poi liquido poi gassoso , misto ad elio . Pertanto, non ha una superficie solida ed è il pianeta con la densità media più bassa con 0,69 g/cm 3 - 70% di quella dell'acqua . Una corrente elettrica nello strato metallico di idrogeno dà origine alla sua magnetosfera , la seconda più grande del Sistema Solare ma molto più piccola di quella di Giove . L' atmosfera di Saturno è solitamente opaca e priva di contrasto, sebbene le caratteristiche a lungo termine possano sembrare un esagono con il suo polo nord . I venti su Saturno possono raggiungere una velocità di 1.800 km/h , la seconda più veloce del Sistema Solare dopo quelli di Nettuno . E 'stato esplorato da quattro sonde spaziali : Pioneer 11 , Voyager 1 e 2 e la Cassini-Huygens (dal nome dei due astronomi notevolmente con i progressi della conoscenza sul sistema di Saturno nel XVII ° secolo ).
Osservabile ad occhio nudo nel cielo notturno grazie alla sua magnitudine apparente media di 0,46 - sebbene abbia una luminosità inferiore a quella di altri pianeti - è noto fin dalla preistoria ed è quindi stato a lungo il pianeta del mondo. il Sole conosciuto. Inoltre, il suo avvistamento ha ispirato miti e si prende il nome dal dio romano di agricoltura Saturno ( Cronos in mitologia greca ), la sua simbolo astronomico ♄ che rappresenta il dio falce .
Saturno ha la forma di un ellissoide di rivoluzione : il pianeta è appiattito ai poli e gonfiato all'equatore, conseguenza della sua rapida rotazione su se stesso e di una composizione interna estremamente fluida. Per convenzione, la superficie del pianeta è definita come il luogo in cui la pressione atmosferica è pari a 1 bar (100.000 Pa ) e viene utilizzata come punto di riferimento per le altitudini. I suoi raggi equatoriale e polare differiscono di quasi il 10% con 60.268 km contro 54.364 km , il che dà un raggio volumetrico medio di 58.232 km - 9,5 volte più grande del raggio della Terra. Questo si riduce a una curtosi di 0,098, il più grande dei pianeti giganti - e dei pianeti del Sistema Solare in generale.
Saturno è il secondo pianeta più massiccio del Sistema Solare, avendo una massa 3,3 volte inferiore a Giove , ma 5,5 volte quella di Nettuno e 6,5 volte quella di Urano . Giove e Saturno che rappresentano rispettivamente 318 e 95 volte la massa della Terra , i due pianeti hanno il 92% della massa planetaria totale del Sistema Solare.
La superficie di gravità lungo l'equatore, 8.96 m / s 2 , è il 90% di quella sulla superficie del dell'equatore terrestre . Tuttavia, la velocità di rilascio all'equatore è di 35,5 km/s , circa tre volte più veloce che sulla Terra.
Saturno è il pianeta meno denso del Sistema Solare a 0,69 g/cm 3 , ovvero circa il 70% della densità dell'acqua. Infatti, sebbene il nucleo di Saturno sia considerevolmente più denso dell'acqua, la densità media è ridotta a causa della sua grande atmosfera. Per illustrare questo, a volte si dice che se ci fosse un oceano abbastanza grande da contenerlo, galleggerebbe. In realtà sarebbe ovviamente impossibile avere un pianeta con un oceano sufficientemente profondo - sarebbe dell'ordine di grandezza del Sole e quindi non sarebbe stabile - e la coesione di Saturno non sarebbe mantenuta perché gassosa, il suo nucleo molto denso scorrerebbe quindi di conseguenza.
Saturno è classificato come un gigante gassoso perché è composto principalmente da idrogeno ed elio . Pertanto, i modelli planetari standard suggeriscono che l'interno di Saturno è simile a quello di Giove, con un nucleo roccioso circondato da idrogeno ed elio oltre a tracce di sostanze volatili - chiamate anche "ghiaccio".
Il nucleo roccioso sarebbe simile nella composizione alla Terra, costituito da silicati e ferro , ma più denso. Si stima dal campo gravitazionale del pianeta e dai modelli geofisici dei pianeti gassosi che il nucleo debba avere una massa compresa tra 9 e 22 volte le masse terrestri, raggiungendo un diametro di circa 25.000 km . Questo è circondato da uno strato di idrogeno metallico liquido più spesso, seguito da uno strato liquido di idrogeno molecolare ed elio che si trasforma gradualmente in gas all'aumentare dell'altitudine. Lo strato più esterno si estende per oltre 1000 km ed è costituito da gas. Inoltre, la maggior parte della massa di Saturno non è allo stadio di gas perché l'idrogeno diventa liquido quando la densità supera 0,01 g/cm 3 , questo limite essendo raggiunto sulla superficie di una sfera corrispondente al 99,9% della massa di Saturno.
Saturno ha una temperatura interna molto elevata, raggiungendo 12.000 K (11.727 ° C ) nel suo cuore e, come Giove, irradia più energia nello spazio di quella che riceve dal Sole - circa 1,78 volte. L' energia termica di Giove è generata dal meccanismo Kelvin-Helmholtz di compressione gravitazionale lenta ma un tale processo da solo non basta a spiegare il calore di Saturno perché è meno massiccio. Un meccanismo alternativo o aggiuntivo sarebbe la generazione di calore da parte della "pioggia" di goccioline di elio nelle profondità di Saturno. Quando le goccioline scendono attraverso l'idrogeno a densità inferiore, il processo rilascerebbe quindi calore attraverso l' attrito e lascerebbe gli strati esterni di Saturno impoveriti di elio. Queste goccioline discendenti potrebbero essersi accumulate in un guscio di elio che circonda il nucleo. Questa immiscibilità di idrogeno ed elio, prevista teoricamente dagli anni '70 , è stata verificata sperimentalmente nel 2021. Si suggerisce anche che le piogge di diamanti si verifichino all'interno di Saturno, proprio come all'interno di Giove e dei giganti di ghiaccio Urano e Nettuno.
Tuttavia, data la sua distanza dal Sole, la temperatura di Saturno scende rapidamente fino a raggiungere 134 K (-139°C) a 1 bar poi 84 K (-189°C) a 0,1 bar, per una temperatura effettiva di 95 K (-178 °C) .
L'atmosfera superiore di Saturno è composta per il 96,3% di idrogeno e per il 3,25% di elio in volume. Questa proporzione di elio è significativamente inferiore all'abbondanza di questo elemento nel sole . La quantità di elementi più pesanti dell'elio (detta metallicità ) non è nota con precisione, ma si suppone che le proporzioni corrispondano alle abbondanze primordiali risultanti dalla formazione del Sistema Solare ; la massa totale di questi elementi è stimata da 19 a 31 volte quella della Terra , con una frazione significativa situata nella regione del nucleo di Saturno. Tracce di CH 4 metano, etano C 2 H 6, ammoniaca NH 3, acetilene C 2 H 2e fosfina PH 3 sono stati anche rilevati.
La radiazione ultravioletta del sole provoca la fotolisi del metano nell'alta atmosfera, portando alla produzione di idrocarburi , i prodotti risultanti vengono trasportati verso il basso dai vortici turbolenti e per diffusione . Questo ciclo fotochimico è modulato dal ciclo stagionale di Saturno.
Strati di nuvoleSimile a Giove, l'atmosfera di Saturno è organizzata in bande parallele, sebbene queste bande siano meno contrastanti e più larghe vicino all'equatore. Queste bande sono causate dalla presenza di metano nell'atmosfera planetaria, tanto più è scura quanto maggiore è la concentrazione.
Il sistema di nuvole di Saturno è stato osservato per la prima volta solo durante le missioni Voyager negli anni 80. Da allora, i telescopi terrestri sono progrediti e hanno permesso di seguire l'evoluzione dell'atmosfera di Saturno. Quindi, caratteristiche comuni su Giove, come i temporali ovali di lunga durata, si trovano su Saturno; inoltre la nomenclatura usata per descrivere queste bande è la stessa di Giove. Nel 1990 , il telescopio spaziale Hubble osservò una nube bianca molto grande vicino all'equatore di Saturno che non era presente durante il passaggio delle sonde Voyager, e nel 1994 fu osservata un'altra tempesta di dimensioni più modeste.
La composizione delle nuvole di Saturno varia con l'aumentare della profondità e della pressione. Nelle regioni più alte, dove le temperature variano tra 100 K (-173°C) e 160 K (-113°C) e la pressione tra 0,5 e 2 bar, le nuvole sono composte da cristalli di ammoniaca . Il ghiaccio d'acqua H 2 O si trova tra 2,5 e 9 bara temperature da 185 K (-88 ° C) a 270 K (-3 ° C) . Queste nuvole si mescolano con nuvole di ghiaccio di idrosolfuro di ammonio NH 4 SHtra 3 e 6 bar, con temperature da 190 K (-83 ° C) a 235 K (-38 ° C) . Infine, gli strati inferiori, dove le pressioni sono comprese tra 10 e 20 bar e temperature da 270 K (-3°C) a 330 K (57°C) , contengono una regione di goccioline d'acqua con ammoniaca (ammoniaca in soluzione acquosa ).
Nelle immagini trasmesse nel 2007 dalla sonda Cassini , l'atmosfera dell'emisfero nord appare blu, simile a quella di Urano . Questo colore è probabilmente causato dallo scattering di Rayleigh .
TempesteI venti di Saturno sono i secondi più veloci tra i pianeti del Sistema Solare, dopo quelli di Nettuno . I dati Voyager indicano venti orientali fino a 500 m/s ( 1.800 km/h ).
La tempesta osservata nel 1990 è un esempio della Grande Macchia Bianca , un fenomeno unico ma di breve durata che si verifica una volta ogni anno saturniano, oppure ogni 30 anni terrestri, intorno al periodo del solstizio d' estate dell'emisfero settentrionale. Grandi macchie bianche sono state viste in precedenza nel 1876 , 1903 , 1933 e 1960 . L'ultima Grande Macchia Bianca è stata osservata da Cassini nel 2010 e nel 2011. Rilasciando periodicamente grandi quantità di acqua, queste tempeste indicano che l'atmosfera inferiore di Saturno conterrebbe più acqua di quella di Giove.
Un sistema di onde esagonali che persiste attorno al vortice polare nord a circa +78 ° di latitudine - chiamato esagono di Saturno - viene notato per la prima volta grazie alle immagini di Voyager . I lati dell'esagono sono lunghi circa 13.800 km ciascuno , più del diametro della Terra. L'intera struttura ruota con un periodo di poco superiore a 10 h 39 min 24 s , che corrisponde al periodo di emissione radio del pianeta e si presume essere il periodo di rotazione del Saturno interno. Questo sistema non si sposta in longitudine come altre strutture nuvolose nell'atmosfera visibile. L'origine del modello non è certa, ma la maggior parte degli scienziati ritiene che si tratti di un insieme di onde stazionarie nell'atmosfera. Infatti, forme poligonali simili sono state riprodotte in laboratorio mediante rotazione differenziale dei fluidi.
Al polo sud, le immagini riprese dal telescopio spaziale Hubble dal 1997 al 2002 indicano la presenza di una corrente a getto , ma non di un vortice polare o di un sistema esagonale simile. Tuttavia, la NASA ha riferito nel novembre 2006 che Cassini aveva osservato una tempesta simile a un uragano , di stanza al Polo Sud e con un occhio chiaramente definito. È l'unico occhio mai osservato su un pianeta diverso dalla Terra; ad esempio, le immagini della sonda spaziale Galileo non mostrano un occhio nella Grande Macchia Rossa di Giove. Inoltre, la termografia rivela che questo vortice polare è caldo, l'unico esempio conosciuto di un tale fenomeno nel Sistema Solare. Mentre la temperatura effettiva su Saturno è 95 K (-178 ° C) , le temperature sul vortice raggiungono fino a 151 K (-122 ° C) , rendendolo forse il punto più caldo su Saturno. Sarebbe largo quasi 8.000 km , una dimensione paragonabile a quella della Terra, e sperimenterebbe venti di 550 km/h . Potrebbe avere miliardi di anni.
Dal 2004 al 2009 , la sonda Cassini ha osservato la formazione, lo sviluppo e la fine di violenti temporali, inclusa la tempesta Dragon o le lacune nella struttura delle nuvole che formano "catene di perle" . I temporali di Saturno sono particolarmente lunghi; ad esempio, un temporale si è diffuso da novembre 2007 a luglio 2008. Allo stesso modo, un temporale molto violento inizia a gennaio 2009 e dura più di otto mesi. Questi sono i temporali più lunghi osservati finora nel Sistema Solare. Possono estendersi per oltre 3.000 km di diametro intorno alla regione denominata "vicolo della tempesta" situata a 35° a sud dell'equatore. Le scosse elettriche causate dai temporali su Saturno emettono onde radio diecimila volte più forti di quelle dei temporali terrestri.
Saturno possiede un campo magnetico intrinseco che ha una forma semplice e si comporta come un dipolo magnetico , quasi allineato con l'asse di rotazione del pianeta e il cui polo nord magnetico corrisponde al polo sud geografico. È stato scoperto nel 1979 dalla sonda Pioneer 11 quando ne misura l'intensità: la sua forza all'equatore è di circa 0,2 Gauss (20 µT ), ovvero un ventesimo del campo di Giove e leggermente più debole del campo magnetico terrestre . Di conseguenza, la magnetosfera di Saturno - una cavità creata nel vento solare dal campo magnetico del pianeta - è la seconda più grande del Sistema Solare ma rimane molto più piccola di quella di Giove . La magnetopausa , il confine tra la magnetosfera di Saturno e il vento solare, dista solo una ventina di volte il raggio di Saturno (1.200.000 km ) dal centro del pianeta, mentre la coda magnetica si estende per centinaia di volte il raggio di Saturno.
Molto probabilmente il campo magnetico si genera allo stesso modo di quello di Giove con correnti convettive nello strato di idrogeno metallico liquido creando un effetto dinamo . Questa magnetosfera è efficace nel deviare le particelle dal vento solare . L'interazione della magnetosfera di Saturno e dei venti solari, come nel caso della Terra, produce l' aurora boreale ai poli del pianeta nei regni visibile , infrarosso e ultravioletto .
La magnetosfera di Saturno è piena di plasma proveniente dal pianeta e dai suoi satelliti naturali , in particolare da Encelado che emette fino a 600 kg/s di vapore acqueo attraverso i suoi geyser situati al suo polo sud o dall'atmosfera di Titano le cui particelle ionizzate interagiscono con la magnetosfera . Inoltre, esiste una fascia di radiazioni all'interno della magnetosfera , simile alla fascia di Van Allen per la Terra, che contiene particelle di energia che possono raggiungere i dieci megaelettronvolt .
Il meccanismo di formazione più comunemente adottato per la formazione dei pianeti è il modello di accrescimento del cuore dal disco di accrescimento . I pianeti giganti come Saturno, si formano oltre la linea del ghiaccio , zona oltre l'orbita di marzo dove il materiale è abbastanza freddo per diversi tipi di ghiaccio rimangono allo stato solido. Crescono fino a diventare abbastanza massicci da iniziare ad accumulare elio - idrogeno gassoso dal disco, gli elementi più leggeri ma anche i più abbondanti. Poiché questo fenomeno è in corsa, si stima che Giove e Saturno abbiano accumulato la maggior parte della loro massa in soli 10.000 anni. La massa notevolmente più piccola di Saturno rispetto a Giove è spiegata dal fatto che si sarebbe formato qualche milione di anni dopo Giove, quando c'era meno gas disponibile nel suo ambiente.
Il semiasse maggiore dell'orbita di Saturno intorno al Sole è di 1,427 miliardi di chilometri (o 9 unità astronomiche ). Con una velocità orbitale media di 9,68 km/s , il suo periodo di rivoluzione è di circa 29 anni e mezzo (10.759 giorni terrestri). L' orbita ellittica di Saturno è inclinata di 2,48° rispetto al piano orbitale della Terra, l' eclittica . Le distanze perielio e all'afelio sono rispettivamente 9,195 e 9,957 AU, in media, a causa della sua eccentricità orbitale di 0,054.
Simile a Giove, le caratteristiche visibili su Saturno ruotano a velocità diverse a seconda della latitudine - una rotazione differenziale - e quindi tutte hanno i propri periodi di rotazione . Per convenzione vengono definiti più sistemi, ciascuno con il proprio periodo di rotazione.
La prima, avente periodo 10 h 14 min 0 s , corrisponde alla zona equatoriale che si estende tra il margine settentrionale della fascia equatoriale meridionale e il margine meridionale della cintura equatoriale boreale. Anche le regioni polari nord e sud sono collegate al primo sistema.
La seconda riguarda tutte le altre latitudini ed ha per convenzione un periodo di rotazione di 10 h 39 min 24 s .
Infine, un terzo sistema si basa sulla rotazione delle trasmissioni radio di Saturno, rilevate in particolare da Voyager 1 e Voyager 2 perché le onde emesse da Saturno sono a basse frequenze bloccate dall'atmosfera terrestre , e hanno un periodo di rotazione di 10 h 39 min 22 s. . Questo valore è stato quindi considerato pari al periodo di rotazione interna del pianeta, anche se questo è rimasto sconosciuto. Avvicinandosi a Saturno nel 2004, Cassini , tuttavia, che il periodo di rotazione radio di Saturno era aumentato in modo significativo rispetto ai precedenti sorvoli, circa 10 h 45 min 45 s senza che sia nota la causa esatta del cambiamento.
Nel marzo 2007 è stato poi osservato che la variazione nel periodo delle emissioni radio del pianeta non corrispondeva in realtà alla rotazione di Saturno ma era causata da movimenti di convezione del disco di plasma che circondava Saturno, che sono indipendenti dalla rotazione. Queste potrebbero essere la conseguenza della presenza dei geyser della luna Encelado . Infatti, il vapore acqueo emesso nell'orbita di Saturno da questa attività si carica elettricamente e induce un trascinamento sul campo magnetico di Saturno, rallentandone leggermente la rotazione rispetto a quella del pianeta.
Nel 2019, uno studio suggerisce che le variazioni stagionali potrebbero essere una variabile confondente quando si tratta di misurare il periodo di rotazione. Infatti, a differenza di Giove il cui periodo di rotazione è noto da tempo grazie alle misurazioni radio e che ha un'inclinazione dell'asse di 3°, Saturno ha un'inclinazione di 27° - più dei 23° della Terra - e quindi conosce le stagioni . Questa variazione dell'energia solare ricevuta influenzerebbe il plasma attorno a Saturno e quindi il suo periodo di rotazione creando una resistenza. Lo stesso anno, la NASA suggerisce che il periodo di rotazione di Saturno, secondo gli ultimi dati rilevati dalla sonda Cassini, sia di 10 h 33 min 38 s . Questo valore è stato ottenuto osservando i disturbi nei suoi anelli . Tuttavia, nel 2020, il Fact Sheet della NASA del pianeta mostra sempre come periodo di rotazione il valore del terzo sistema restituito da Voyager , ovvero 10,656 ore o 10 h 39 min 22 s .
Nel 2020 sono noti 82 satelliti naturali di Saturno , 53 dei quali sono nominati e gli altri 29 hanno una designazione provvisoria . Inoltre, negli anelli di Saturno sono presenti decine o centinaia di satelliti minori con diametri che vanno dai 40 ai 500 metri , che però non possono essere considerati lune. La maggior parte delle lune sono piccole: 34 hanno un diametro inferiore a 10 km e altre 14 ne hanno una compresa tra 10 e 50 km . Solo sette sono sufficientemente massicci da aver potuto assumere una forma sferoidale sotto la propria gravità: Titano , Rea , Giapeto , Dione , Tetide , Encelado e Mima (diminuendo la massa). Con Hyperion , che dal canto suo ha una forma irregolare, queste otto lune sono dette “maggiori” .
Tradizionalmente, i 24 satelliti regolari di Saturno - cioè quelli con un'orbita prograda, quasi circolare e leggermente inclinata - prendono il nome da Titani della mitologia greca o da figure associate al dio Saturno . Gli altri sono tutti satelliti irregolari con un'orbita molto più lontana e fortemente inclinata rispetto al piano equatoriale del pianeta - suggerendo che siano oggetti catturati da Saturno - nonché una dimensione inferiore ai trenta chilometri, ad eccezione di Phœbé e Siarnaq . Prendono il nome da giganti della mitologia inuit , norrena e celtica .
Titano è il satellite più grande di Saturno, rappresentando circa il 96% della massa in orbita attorno al pianeta, inclusi gli anelli. Scoperta da Christian Huygens nel 1655 , questa è la prima luna osservata. È il secondo satellite naturale più grande del Sistema Solare dopo Ganimede - il suo diametro è maggiore di quello di Mercurio o Plutone , per esempio - e l'unico con un'atmosfera maggiore costituita principalmente da azoto in cui si forma una complessa chimica organica . È anche l'unico satellite con mari e laghi di idrocarburi .
Il satellite, costituito per lo più da roccia e ghiaccio d'acqua , vede il suo clima modellare la sua superficie in modo simile a quanto avviene sulla Terra , facendolo talvolta paragonare a una "Terra primitiva" . Nel giugno 2013, gli scienziati dell'Instituto de Astrofísica de Andalucía hanno segnalato il rilevamento di idrocarburi policiclici aromatici nella mesosfera di Titano, un possibile precursore della vita . Pertanto, è un possibile ospite di vita microbica extraterrestre e un possibile oceano sotterraneo potrebbe fungere da ambiente favorevole per la vita. Nel giugno 2014, la NASA ha affermato di avere forti prove che l' azoto nell'atmosfera di Titano provenisse da materiali nella nube di Oort , associati alle comete , e non dai materiali che hanno formato Saturno.
La seconda luna più grande di Saturno, Rea, ha un proprio sistema di anelli e un'atmosfera sottile. Giapeto, invece, è notevole per la sua colorazione - uno dei suoi emisferi è particolarmente brillante mentre l'altro è molto scuro - e per la sua lunga cresta equatoriale. Con, Dioné e Téthys, queste quattro lune furono scoperte da Jean-Dominique Cassini tra il 1671 e il 1684.
William Herschel scoprì poi Encelado e Mimas nel 1789. Il primo, la cui composizione chimica sembra simile alle comete , è notevole perché emette potenti geyser di gas e polvere e potrebbe contenere acqua liquida sotto il suo Polo Sud. Pertanto, è anche considerato un potenziale habitat per la vita microbica. La prova di questa possibilità include, per esempio, particelle ricche di sale con una composizione "simile all'oceano " che indica che la maggior parte del ghiaccio espulso da Encelado proviene dall'evaporazione dell'acqua salata liquida. Una panoramica di Cassini nel 2015 attraverso un pennacchio su Encelado rivela la presenza della maggior parte degli ingredienti necessari per supportare le forme di vita che praticano la metanogenesi . Mimas, nel frattempo, è responsabile per la formazione della divisione di Cassini, e il suo aspetto - con un cratere di un terzo del suo diametro - lei regolarmente rispetto al rende Morte Nera del Star Wars saga .
Nell'ottobre 2019, un team di astronomi della Carnegie Institution for Science ha osservato 20 nuovi satelliti, rendendo Saturno il pianeta del Sistema Solare con i satelliti naturali più conosciuti con 82 confermati davanti a Giove e alle sue 79 lune .
Una delle caratteristiche più note di Saturno è il suo sistema di anelli planetari che lo rende visivamente unico. Gli anelli formano un disco di quasi 360.000 km di diametro - poco meno della distanza Terra-Luna - con gli anelli principali - denominati A, B e C - che si estendono da circa 75.000 a 137.000 km dall'equatore del pianeta e hanno uno spessore di solo poche decine di metri. Inoltre, mantengono sempre la stessa inclinazione dell'equatore del pianeta. Sono composti principalmente da ghiaccio d' acqua (dal 95 al 99% di ghiaccio d'acqua puro secondo le analisi spettroscopiche ), con tracce di impurità di tolina e un rivestimento di carbonio amorfo. Sebbene sembrino continui se visti dalla Terra, sono in realtà costituiti da innumerevoli particelle di dimensioni variabili da pochi micrometri a dieci metri e ciascuna con un'orbita e una velocità orbitale diverse . Mentre gli altri pianeti giganti - Giove, Urano e Nettuno - hanno anche sistemi di anelli, quello di Saturno è il più grande e il più visibile del Sistema Solare con un'albedo da 0,2 a 0,6, che può essere osservato anche dalla Terra usando un binocolo .
Si vedono per la prima volta su 25 luglio 1610dallo scienziato italiano Galileo grazie ad un telescopio di sua fabbricazione. Questo interpreta ciò che vede come due misteriose appendici su entrambi i lati di Saturno, che scompaiono e riappaiono durante l'orbita del pianeta visto dalla Terra. Beneficiando di un telescopio migliore di Galileo, l' olandese Christian Huygens è il primo a suggerire nel 1655 che si tratta in effetti di un anello che circonda Saturno, spiegando così le sparizioni osservate dal fatto che la Terra passa nel piano di esso. Nel 1675 , Jean-Dominique Cassini scopre che ci sono in realtà diversi anelli in una divisione tra loro; come tale la separazione osservata, situata tra gli anelli A e B, è chiamata in suo onore " divisione di Cassini ". Un secolo dopo, James Clerk Maxwell dimostra che gli anelli non sono solidi ma in realtà costituiti da un numero molto elevato di particelle.
Gli anelli sono nominati in ordine alfabetico nell'ordine della loro scoperta. Sono relativamente vicini l'uno all'altro, distanziati in "divisioni" spesso strette - con l'eccezione della divisione di Cassini, che è larga quasi 5mila chilometri - dove la densità delle particelle diminuisce notevolmente. Queste divisioni sono causate per la maggior parte dall'interazione gravitazionale delle lune di Saturno, in particolare i satelliti pastori . Ad esempio, Pan si trova nella divisione di Encke e Daphnis si trova nella divisione di Keeler , che avrebbero rispettivamente creato dai loro effetti - questo rende anche possibile calcolare con precisione la massa di questi satelliti. La divisione di Cassini, invece, sembra formata dall'attrazione gravitazionale di Mimas .
L'abbondanza d'acqua degli anelli varia radialmente, l'anello più esterno A è il più puro nell'acqua ghiacciata; questa variazione nell'abbondanza può essere spiegata da un bombardamento di meteoriti . Gli anelli A , B e C sono i più visibili - l'anello B è il più luminoso tra loro - e quindi considerati "principali" . Gli anelli D , E , F e G , invece, sono più tenui e sono stati scoperti in seguito. Parte del ghiaccio nell'anello E proviene dai geyser della luna Encelado .
Nel 2009, un anello molto più distante è stato rivelato dal satellite a infrarossi Spitzer . Questo nuovo anello, chiamato anello di Febe , è molto sottile ed è allineato con una delle lune di Saturno: Febe . Si presume quindi che la luna sia l'origine e condivida la sua orbita retrograda .
Nome | Raggio interno | Raggio esterno | Larghezza
(km) |
Spessore
(m) |
Prende il nome | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
km | R S | km | R S | ||||
anello a D | 66,900 | 1.110 | 74 510 | 1.236 | 7 610 | ? | |
C anello | 74.658 | 1.239 | 92.000 | 1.527 | 17 342 | 5 | |
anello B | 92.000 | 1.527 | 117.580 | 1.951 | 25.580 | 5-10 | |
Divisione Cassini | 117.500 | 1,95 | 122,200 | 2.03 | 4.700 | - | Jean-Dominique Cassini |
Anello A | 122 170 | 2.027 | 136.775 | 2.269 | 14.605 | 20-40 | |
Divisione Encke | 133.589 | 2.216 | - | - | 325 | - | Johann franz encke |
Divisione di Keeler | 136.530 | 2,265 | - | - | 35 | - | James Edward Keeler |
Divisione Roche | 136.775 | 2.284 | 139,380 | 2.313 | 2.600 | ? | Edward Roche |
anello F | 140 180 | 2.326 | - | - | 30-500 | ? | |
Anello G | 170.000 | 2.82 | 175.000 | 2.90 | 5.000 | 1 × 10 5 | |
E anello | 181.000 | 3 | 483.000 | 8 | 302.000 | 1 × 10 7 | |
Anello di Febe | ~ 4.000.000 | 66 | > 13.000.000 | 216 | - | - | Phoebe |
Non c'è consenso sul meccanismo della loro formazione, ma vengono principalmente proposte due ipotesi principali riguardanti l'origine degli anelli. Un'ipotesi è che gli anelli siano i resti di una luna distrutta da Saturno e la seconda è che gli anelli siano rimasti del materiale nebulare originale da cui si è formato Saturno. Se questi modelli teorici ipotizzano che gli anelli sarebbero comparsi all'inizio della storia del Sistema Solare , i dati della sonda Cassini indicano comunque che potrebbero essersi formati molto più tardi e la loro età è quindi stimata intorno ai 100 milioni di anni nel 2019. , potrebbero scomparire entro 100 milioni di anni. Come risultato di queste scoperte, il meccanismo preferito per spiegare l'aspetto degli anelli è che una luna ghiacciata o una cometa molto grande sarebbe penetrata nel limite di Roche di Saturno.
Un asteroide troiano di un pianeta è un asteroide situato attorno ad uno dei due punti stabili di Lagrange (L 4 o L 5 ) del sistema Sole- pianeta, cioè si trovano a 60° avanti o indietro nell'orbita del pianeta. Tuttavia, Saturno non ha asteroidi troiani conosciuti a differenza di Terra , Marte , Giove , Urano e Nettuno . Si ritiene che i meccanismi di risonanza orbitale , inclusa la risonanza secolare , siano responsabili della mancanza di un Trojan per Saturno.
Mentre Urano è visibile ad occhio nudo in condizioni molto buone - specialmente quando è in opposizione - e in un cielo molto scuro, Saturno è spesso considerato il pianeta più lontano dal Sole e dalla Terra visibile ad occhio nudo in generale. Nel cielo notturno, il pianeta appare come un punto luminoso luminoso e giallastro con la sua magnitudine apparente media di 0,46 - deviazione standard di 0,34. La maggior parte della variazione di magnitudo è dovuta all'inclinazione del sistema di anelli rispetto al Sole e alla Terra. Questo perché la magnitudine più brillante -0,55 si verifica nel momento in cui il piano degli anelli è più inclinato e la magnitudine più debole 1,17 si verifica quando è minima.
Inoltre, Saturno e i suoi anelli si vedono meglio quando il pianeta è vicino all'opposizione , ad un allungamento di 180° dal Sole. L'opposizione saturniana si verifica quasi ogni anno perché il periodo sinodico di Saturno è di 378 giorni ma ha un impatto minore della posizione degli anelli sulla sua visibilità. Ad esempio, durante l'opposizione di17 dicembre 2002, Saturno è apparso al suo massimo splendore per via di un orientamento favorevole dei suoi anelli rispetto alla Terra, anche se il pianeta era comunque più vicino durante la successiva opposizione alla fine del 2003.
Per poter avere un'immagine nitida degli anelli di Saturno è necessario utilizzare un potente binocolo o un piccolo telescopio . Quando la Terra attraversa il piano degli anelli, cosa che avviene due volte per anno saturniano (circa ogni 15 anni terrestri), gli anelli scompaiono brevemente alla vista a causa del loro spessore medio di poche centinaia di metri. Tale "scomparsa" avverrà per la prossima volta nel 2025, ma Saturno sarà troppo vicino al Sole per poterlo osservare. Inoltre, è anche possibile osservare le principali caratteristiche utilizzando un telescopio amatoriale, come le grandi macchie bianche che appaiono vicino al solstizio d'estate nell'emisfero settentrionale.
Ci vogliono circa 29,5 anni perché Saturno completi un'orbita completa e un intero circuito dell'eclittica oltre le costellazioni di sfondo dello zodiaco . Occasionalmente, Saturno è oscurato dalla Luna , cioè la luna copre Saturno nel cielo. Come per tutti i pianeti del Sistema Solare, le occultazioni di Saturno avvengono in “stagioni”. Le occultazioni saturniane avvengono ogni mese per circa 12 mesi, seguite da circa cinque anni durante i quali non si registra tale attività. Poiché l'orbita della Luna è inclinata di diversi gradi rispetto a quella di Saturno, le occultazioni si verificheranno solo quando Saturno è vicino a uno dei punti del cielo in cui i due piani si intersecano - sia la lunghezza dell'anno di Saturno che il periodo di precessione nodale di 18,6 anni terrestri dall'orbita della Luna influenzano la periodicità -.
Saturno è conosciuto fin dalla preistoria ed è registrato all'inizio della storia come una figura importante in varie mitologie . Fin dall'antichità e prima della scoperta di Urano nel 1781, è stato il pianeta più distante dal Sole conosciuto e segna quindi il limite estremo del Sistema Solare nella mente degli astronomi. In Egitto , simboleggia la divinità Horus come Hor-ka-pet ( "toro celeste" ), mentre i Sumeri chiamano Lubat-Sagus ( "sole stella" ). Gli astronomi babilonesi osservare e registrare i movimenti di Saturno sistematicamente almeno dal IX ° secolo aC. dC , chiamandolo Kajamanu .
In greco antico, il pianeta era conosciuto come Φαίνων Phainon , poi in epoca romana come "la stella di Saturno " , il dio dell'agricoltura , da cui il pianeta deriva il suo nome moderno. I Romani considerano il dio Saturno l'equivalente del Titano Cronos ; in greco moderno, il pianeta conserva il nome di Kronos ( greco moderno : Κρόνος ). Inoltre, il nome greco rimane utilizzato in forma aggettivale , in particolare per gli asteroidi kronocross . L'astronomo greco Claude Tolomeo basa i suoi calcoli dell'orbita di Saturno su osservazioni che realizza mentre è in opposizione e suppone che sia molto freddo a causa della sua distanza dal Sole, che poi localizza tra Venere e Marte .
In astrologia indiana , Saturno è conosciuto come " Shani " e giudica le persone in base alle loro azioni. L'antica cultura cinese e giapponese si riferisce a Saturno come "la stella della terra" (土星) nella cosmologia Wuxing dei cinque elementi . In antica ebraica , Saturno si chiama "Shabbathai" e il suo angelo è Cassiel .
La Stella dei Tre Re , o Stella di Betlemme , è a volte indicata come una nova , una supernova o anche la cometa di Halley , queste ipotesi sono state infine messe da parte perché nessuno di questi fenomeni si è verificato durante il regno di Erode . Quindi la spiegazione attuale è che la luce intensa sia stata prodotta da una congiunzione tra Giove e Saturno durante l'anno7 aC J.-C.
Nel 1610 , Galileo , dopo aver scoperto quattro lune di Giove - i satelliti galileiani - grazie ad un telescopio astronomico di sua concezione, decide di utilizzare il suo nuovo strumento per osservare Saturno. Puntandolo verso il pianeta, ne osserva per la prima volta i suoi anelli ma non ne comprende la natura a causa della risoluzione troppo bassa del suo telescopio ( ingrandimento di 20): li vede e li disegna come due grandissime lune che circondano Saturno. . In una lettera, descrive il pianeta come "non una singola stella, ma una composizione di tre che quasi si toccano, senza mai muoversi l'una rispetto all'altra, e che sono allineate lungo lo zodiaco, quella centrale è tre volte più grande della due lati” .
Nel 1612 , la Terra passando nel piano degli anelli - cosa che accade circa una volta ogni 15 anni - scompaiono alla sua vista: questo lo sorprende ma gli permette di capire che Saturno è in realtà un corpo unico; è anche il primo nella storia ad aver osservato questo evento astronomico. Tuttavia, non comprende l'origine di questa scomparsa, e scrive addirittura, con riferimento all'origine mitologica del nome della stella, che Saturno avrebbe "divorato i suoi stessi figli" . Poi, nel 1613 , riappaiono senza che Galileo potesse fare un'ipotesi su ciò che osservava.
Nel 1616, disegnò di nuovo gli anelli, questa volta come maniglie intorno al pianeta. Scrisse poi: "i due compagni non sono più piccoli globi ma ora sono molto più grandi e non sono più rotondi... sono semiellissi con piccoli triangoli neri nel mezzo e della figura e contigui al globo di Saturno, che è sempre visto come rotondo” .
Nel 1655 , Christian Huygens , con un telescopio con un ingrandimento di 50, scoprì vicino a Saturno una stella che in seguito sarebbe stata chiamata Titano . Inoltre, postula per la prima volta che Saturno sarebbe circondato da un anello solido, formato da "braccia" . Tre anni dopo, nel suo libro Systema Saturnium , spiega il fenomeno della scomparsa degli anelli precedentemente osservato da Galileo. Nel 1660, Jean Chapelain ipotizza che questi anelli sarebbero composti da un numero molto elevato di piccoli satelliti, cosa che passa inosservata perché la maggior parte degli astronomi pensa che l'anello sia solido.
Nel 1671 e nel 1672, durante un fenomeno di scomparsa degli anelli, Jean Dominique Cassini scoprì Giapeto poi Rea , le due lune più grandi di Saturno dopo Titano. Successivamente, nel 1675 e nel 1676, stabilì che l'anello era composto da più anelli, separati da almeno una divisione; il più grande di loro - e quello che probabilmente osservò, che separa gli anelli A e B - sarebbe stato in seguito chiamato la divisione di Cassini dopo di lui. Infine, nel 1684 scoprì due lune nuove: Téthys e Dione . Quindi chiamò le quattro lune scoperte Sidera Lodoicea ("le stelle di Luigi") in onore del re di Francia Luigi XIV .
Nessun'altra scoperta significativa è stata fatta per un secolo fino al lavoro di William Herschel - anche lo scopritore del pianeta Urano . Nel 1780 riportò una linea nera sull'anello B, divisione che è probabilmente la stessa osservata da Johann Franz Encke nel 1837 e che prenderà il nome da quest'ultimo come divisione di Encke . Nel 1789, quando gli anelli scomparvero, identificò altre due lune: Encelado e Mimas . Questa osservazione gli permette anche di confermare che il pianeta è appiattito ai poli, cosa che prima era solo sospettata, e di fare la prima stima dello spessore degli anelli, a circa 500 chilometri. Infine, nel 1790, determinò il periodo di rotazione degli anelli in 10 h 32 min , un valore molto vicino alla realtà. Pierre-Simon de Laplace , con le leggi di Keplero , fornisce poi una prima stima della distanza del pianeta dal Sole a 1,4 miliardi di chilometri. Inoltre, dalle sue dimensioni apparenti , stima il diametro del pianeta a 100.000 km e il diametro degli anelli a 270.000 km .
Nel 1848, William Cranch Bond e suo figlio George Phillips Bond osservarono per la prima volta Hyperion , un satellite in risonanza orbitale con Titano, scoperto anch'esso indipendentemente due giorni dopo da William Lassell , lo scopritore due anni prima della più grande luna di Nettuno , Tritone . L'anno successivo, Edouard Roche suggerisce che gli anelli si sarebbero formati quando un satellite si fosse avvicinato a Saturno e che si sarebbe decomposto a causa delle forze di marea ; un concetto che prenderà poi il nome di limite di Roche .
Nel 1850 furono fatte diverse osservazioni attraverso l' anello C , appena scoperto da padre e figlio Bond, minando la teoria degli anelli solidi. Nel 1859, James Clerk Maxwell pubblicò il suo libro Sulla stabilità del moto degli anelli di Saturno in cui sosteneva che gli anelli sono in realtà costituiti da " un numero indefinito di particelle non connesse" , tutte orbitanti indipendentemente da Saturno; questo lavoro gli è valso il Premio Adams . Questa teoria fu dimostrata corretta nel 1895 da studi spettroscopici condotti da James Keeler e William Campbell al Lick Observatory , in cui osservarono che le parti interne degli anelli orbitano più velocemente delle parti esterne.
Nel 1872, Daniel Kirkwood riuscì a definire che le divisioni di Cassini ed Encke risuonano con le quattro lune interne allora conosciute: Mimas, Encelado, Tethys e Dione.
Nella seconda parte del XIX ° secolo , la fotografia si sviluppa e Saturno è ora un obiettivo primario: molti astrofotografi da Warren Street a John R. Commons attraverso i fratelli Paul Henry e Prosper Henry l'poi prendere un'immagine, il credito per la prima fotografia di successo condivisa tra Commons e i fratelli Henry.
Nel 1899, William Henry Pickering scoprì Phoebé , un satellite irregolare che non era in rotazione sincrona e aveva un'orbita retrograda . È la prima del genere trovata e, inoltre, è l'unica luna di Saturno scoperta da un'osservazione della Terra senza approfittare di una scomparsa degli anelli.
Nel XX ° secolo e il XXI ° secolo , la maggior parte delle informazioni sul pianeta, allora sono conosciuti attraverso le varie missioni di esplorazione dello spazio . Gli eventi in cui la Terra attraversa il piano degli anelli, tuttavia, rimangono utilizzati per l'osservazione della Terra. Ad esempio, nel 1966, l' Osservatorio Allegheny fotografò quello che in seguito sarebbe stato chiamato l' anello E e furono scoperte le lune Giano ed Epimeteo ; poi, nel 1979 e nel 1980, ne furono creati altri tre nuovi da squadre separate: Télesto , Calypso ed Hélène . Anche il telescopio spaziale Hubble traccia continuamente l'attività del sistema di Saturno, a volte restituendo immagini notevoli come un transito quadruplo osservato nel 2009.
Nell'ultimo quarto del XX ° secolo, Saturno è visitato da tre sonde spaziali della NASA che eseguono un cavalcavia di esso: Pioneer 11 nel 1979 , Voyager 1 nel 1980 e Voyager 2 nel 1981 .
Avendo utilizzato l' assistenza gravitazionale di Giove , Pioneer 11 ha effettuato il primo sorvolo di Saturno nel settembre 1979 e ha trascorso circa 21.000 km dalla sommità delle nuvole del pianeta, scivolando tra l'anello interno e gli strati superiori dell'atmosfera. La navicella scatta fotografie a bassa risoluzione del pianeta e di alcuni dei suoi satelliti, sebbene la loro risoluzione sia troppo bassa per discernere i dettagli della loro superficie. La sonda spaziale studia anche gli anelli del pianeta, rivelando il sottile anello F e confermando l'esistenza dell'anello E ; inoltre, il fatto che le divisioni negli anelli siano mostrate come luminose se osservate con un elevato angolo di fase dalla sonda rivela la presenza di un sottile materiale di diffusione della luce e quindi non sono vuote. Inoltre, Pioneer 11 fornisce dati estesi sulla magnetosfera e l' atmosfera di Saturno, nonché la prima misurazione della temperatura di Titano a 80 K (-193 ° C) .
Un anno dopo, nel novembre 1980 , la Voyager 1 visitò a sua volta il sistema di Saturno. La sonda restituisce le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta, dei suoi anelli e delle sue lune, tra cui Dione , Mimas e Rhéa . Il Voyager 1 effettua anche un sorvolo di Titano , aumentando la conoscenza dell'atmosfera di questa luna , compreso il fatto che è impenetrabile nelle lunghezze d'onda visibili - impedendo l'imaging dei dettagli superficiali - e la presenza di tracce di etilene e altri idrocarburi . La conseguenza di quest'ultimo sorvolo è di cambiare profondamente la traiettoria della sonda ed espellerla fuori dal piano dell'eclittica .
Quasi un anno dopo, nell'agosto 1981, Voyager 2 continuò lo studio. Passando 161.000 km dal centro del pianeta su26 agosto 1981, riprende i primi piani delle lune e fornisce prove dell'evoluzione dell'atmosfera e degli anelli grazie alle sue fotocamere più sensibili rispetto alle sonde precedenti. Sfortunatamente, durante il flyby, la piattaforma della fotocamera orientabile si blocca per diversi giorni, il che implica che alcune fotografie non possono essere scattate con l'angolazione prevista e con conseguente perdita di parte dei dati scattati. L'assistenza gravitazionale di Saturno viene infine utilizzata per dirigere la sonda verso Urano poi verso Nettuno , facendo di questa sonda la prima e l'unica ad aver visitato questi due pianeti.
Il programma Voyager consente molte scoperte come quella di diversi nuovi satelliti orbitanti vicino o negli anelli del pianeta, tra cui Atlas e i satelliti pastore Prometeo e Pandora (i primi mai scoperti), o tre nuove divisioni negli anelli, allora chiamate rispettivamente Maxwell , Huygens e Keeler . Inoltre, l' anello G è scoperto e "raggi" - sono osservati sul - macchie scure anello B .
Sonda | Datato | Agenzia spaziale | Distanza (km) | Successi principali |
---|---|---|---|---|
Pioniere 11 | 1 ° settembre 1979 | NASA | 79.000 | Primo sorvolo riuscito di Saturno.
Scoperta del anello F . |
In viaggio 1 | 12 novembre 1980 | NASA | 184,300 | Prime immagini in alta risoluzione. |
in viaggio 2 | 25 agosto 1981 | NASA | 161,000 | Utilizzo dell'assistenza gravitazionale di Saturno per andare su Urano e poi su Nettuno . |
Cassini-Huygens è una missione di esplorazione del sistema di Saturno della NASA in collaborazione con l' Agenzia Spaziale Europea e l' Agenzia Spaziale Italiana , il programma integrato Flagship . Lanciato il15 ottobre 1997, la sonda spaziale è composta dall'orbiter Cassini sviluppato dalla NASA e dal lander Huygens sviluppato dall'ESA - rispettivamente intitolati a Jean-Dominique Cassini e Christian Huygens , due scienziati che hanno una conoscenza molto avanzata sul pianeta XVII ° secolo. È stato messo in orbita attorno a Saturno nel luglio 2004 , il lander è atterrato su Titano nel gennaio 2005 e l'orbiter ha continuato il suo studio - dopo due estensioni di missione oltre alla durata inizialmente prevista di quattro anni - fino a quando15 settembre 2017dove decade nell'atmosfera di Saturno per evitare ogni rischio di contaminazione dei satelliti naturali .
Huygens raccoglie informazioni e fa una marea di fotografie durante la discesa e dopo il suo atterraggio. Nonostante i problemi di progettazione e la perdita di un canale di comunicazione, il lander è riuscito ad atterrare nei pressi di un lago petrolifero per effettuare misurazioni.
Cassini continua ad orbitare intorno a Saturno e continua lo studio scientifico della magnetosfera e degli anelli di Saturno, sfruttando i suoi passaggi a breve distanza dai satelliti per raccogliere dati dettagliati su di essi e ottenere immagini di qualità del sistema saturniano.
Per quanto riguarda le lune di Saturno , Cassini permette di affinare la conoscenza della superficie di Titano - con i suoi grandi laghi di idrocarburi e le sue numerose isole e montagne - e sulla composizione della sua atmosfera , di scoprire i geyser di Encelado che ne fanno un luogo favorevole alla comparsa della vita , per ottenere le prime immagini dettagliate di Phœbé - che sorvola nel giugno 2004 - e per scoprire sei nuove lune con nome, tra cui Méthone e Pollux per esempio.
L'orbiter analizza in dettaglio la struttura degli anelli di Saturno , fotografandone anche uno nuovo, precedentemente sconosciuto, situato all'interno degli anelli E e G , e osserva incredibili formazioni dell'atmosfera del pianeta gigante ai suoi poli, come l' esagono di Saturno . Inoltre, i dati raccolti sugli anelli di Saturno durante le ultime orbite permettono di stimarne l'età: sarebbero apparsi meno di 100 milioni di anni fa e dovrebbero scomparire entro 100 milioni di anni.
Insomma, la sonda spaziale Cassini compie durante la sua missione 293 orbite attorno a Saturno ed effettua 127 sorvoli di Titano, 23 di Encelado e 162 altre lune del pianeta in condizioni che hanno permesso di effettuare approfondite indagini. Vengono raccolti 653 gigabyte di dati scientifici e scattate oltre 450.000 fotografie. La missione Cassini-Huygens soddisfa tutti i suoi obiettivi scientifici ed è quindi considerata un grande successo grazie ai numerosi dati di qualità prodotti.
L'esplorazione con una sonda spaziale di un pianeta fino a Saturno è molto costosa a causa dell'elevata velocità richiesta a un veicolo spaziale per raggiungerla, della durata della missione e della necessità di ricorrere a fonti energetiche in grado di compensare la più debole radiazione solare , come pannelli solari molto grandi o un generatore termoelettrico a radioisotopi .
Nel 2008, la NASA e l' Agenzia spaziale europea hanno studiato la Titan Saturn System Mission (TSSM), che comprende un orbiter, un lander e una mongolfiera destinati a studiare Titano , ma questo progetto è stato abbandonato l'anno successivo. È prevista anche una missione meno costosa nell'ambito del programma Discovery , Titan Mare Explorer (2011), ma alla fine non viene mantenuta.
Tuttavia, di fronte all'interesse scientifico di Saturno e delle sue lune (in particolare Titano ed Encelado che potrebbero ospitare la vita ), vengono proposti successori di Cassini-Huygens nell'ambito del programma New Frontiers della NASA. Così, nel 2017, si stanno valutando cinque missioni: una navicella spaziale che effettuerebbe un rilevamento immergendosi nell'atmosfera di Saturno ( SPRITE ), due missioni che analizzerebbero in maniera precisa i materiali espulsi dai geyser di Encelado nel sorvolare questa luna più volte e determinerebbe la possibile presenza di segni di forme di vita ( ELSAH ed ELF ) e infine due missioni destinate a studiare Titano in profondità, la prima in orbita ( Oceanus ) e la seconda, più ardita dal punto di vista tecnico, da mezzo di un drone che effettua voli di diverse decine di chilometri sulla superficie della luna sfruttando la sua bassa gravità e l'alta densità della sua atmosfera ( Libellula ). Infine, solo la missione Dragonfly è selezionata nel 2019 per una partenza prevista nel 2026 e un arrivo su Titano nel 2034.
Saturno è presente in molte opere di fantascienza e la sua rappresentazione si è evoluta in base alla conoscenza del pianeta. Tra le prime opere che toccano la fantascienza evocando Saturno c'è in particolare Micromégas (1752) di Voltaire . All'epoca era il pianeta più distante conosciuto dal Sole - Urano sarebbe poi stato scoperto nel 1781 e Nettuno nel 1846 - e la sua struttura gassosa era sconosciuta. Il pianeta viene quindi descritto come solido e abitato da giganti alti due chilometri, con 72 sensi e un'aspettativa di vita di 15.000 anni; la segretaria della “Saturn Academy” accompagna poi il protagonista Micromegas sulla Terra . Un secolo dopo, in Hector Servadac (1877), Jules Verne fa passare gli avventurieri vicino a Saturno cavalcando una cometa . L'autore lo descrive e poi lo disegna come roccioso con una superficie solida deserta e con 8 satelliti e 3 anelli.
Dopo che la scienza moderna ha rivelato che il pianeta non ha una superficie solida e che la sua atmosfera e la sua temperatura sono ostili alla vita umana, la sua rappresentazione si evolve di conseguenza. Inoltre, i suoi anelli planetari e il suo vasto sistema di lune diventano una cornice più comune per la fantascienza, ad esempio in La Voie martienne (1952) di Isaac Asimov o in La Zone du Dehors (2007) di Alain Damasio . Vengono considerate anche le città fluttuanti nell'atmosfera di Saturno, come in Accelerando (2005) di Charles Stross .
Al cinema è rappresentato in particolare in Beetlejuice (1988) di Tim Burton , dove è popolato da giganteschi vermi della sabbia , o fa da sfondo in Interstellar (2014) di Christopher Nolan , dove la NASA ha inviato quattro astronauti vicino al pianeta nel obiettivo di raggiungere un wormhole .
"Saturn, the Bringer of Old Age" è l' opera del 5 ° movimento per grande orchestra The Planets , composta e scritta da Gustav Holst tra il 1914 e il 1916. Inoltre, Saturn è una canzone del gruppo rock americano Sleeping at Last .
Il suo simbolo “ ♄ ”, di antica origine, rappresenterebbe la falce del dio Saturno o sarebbe derivata dalla minuscola greca lettera kappa , prima del greco antico Κρόνος ( Kronos ). Tuttavia, l' Unione Astronomica Internazionale consiglia di sostituire il simbolo " ♄ " con l' abbreviazione "S" , corrispondente alla lettera maiuscola latina S , l'iniziale dell'inglese Saturn .