Saturno é o sexto planeta a partir do Sol e o segundo maior do Sistema Solar, depois de Júpiter. Por ser um gigante gasoso, seu raio médio é aproximadamente nove vezes maior que o da Terra. Embora possua uma densidade média de apenas um oitavo da Terra, Saturno é 95 vezes mais massivo. Apesar do seu tamanho considerável, quase comparável à de Júpiter, a massa de Saturno é inferior a um terço da de Júpiter. Ele orbita o Sol a uma distância de 9,59 UA (1.434 milhões de km), completando um período orbital de 29,45 anos.
Saturno é o sexto planeta a partir do Sol e o segundo maior do Sistema Solar, depois de Júpiter. É um gigante gasoso, com um raio médio cerca de 9 vezes o da Terra. Tem um oitavo da densidade média da Terra, mas é 95 vezes mais massivo. Embora Saturno seja quase tão grande quanto Júpiter, Saturno tem menos de um terço de sua massa. Saturno orbita o Sol a uma distância de 9,59 UA (1.434 milhões de km), com um período orbital de 29,45 anos.
Teoriza-se que o interior de Saturno compreende um núcleo rochoso, circundado por um estrato profundo de hidrogênio metálico, uma camada intermediária de hidrogênio líquido e hélio líquido e um envelope gasoso externo. O planeta exibe uma tonalidade amarelo pálido, atribuída aos cristais de amônia presentes em sua atmosfera superior. Acredita-se que uma corrente elétrica dentro da camada metálica de hidrogênio gere o campo magnético planetário de Saturno. Embora este campo seja mais fraco que o da Terra, o seu momento magnético é 580 vezes maior devido ao tamanho maior de Saturno. Comparativamente, a intensidade do campo magnético de Saturno é aproximadamente um vigésimo da de Júpiter. A atmosfera externa geralmente parece inexpressiva e com baixo contraste, embora possam surgir fenômenos atmosféricos de longa duração. A velocidade do vento em Saturno é capaz de atingir 1.800 quilômetros por hora (1.100 milhas por hora).
O planeta é caracterizado por um sistema de anéis extenso e brilhante, predominantemente composto por partículas de gelo, complementado por pequenas quantidades de detritos rochosos e poeira. Pelo menos 285 luas orbitam Saturno, 63 das quais são oficialmente nomeadas; esta enumeração não inclui as centenas de pequenas luas que residem dentro dos anéis. Titã, a maior lua de Saturno e a segunda maior do Sistema Solar, excede o planeta Mercúrio em tamanho (embora não em massa) e é a única lua do Sistema Solar a possuir uma atmosfera substancial.
Nomenclatura e Simbolismo Astronômico
Saturno recebeu o nome do deus romano da riqueza e da agricultura, que era o pai do deus Júpiter. Seu símbolo astronômico, (), foi atribuído ao grego Oxyrhynchus Papyri, onde é identificado como uma ligadura kappa-rho grega com um traço horizontal, funcionando como uma abreviatura de Κρονος (Cronus), o nome grego para o planeta (). O símbolo mais tarde foi transformado para se assemelhar a um eta grego minúsculo, com uma cruz adicionada ao topo no século 16 para cristianizar este emblema pagão.
Os romanos designavam o sétimo dia da semana como sábado, Sāturni diēs, que significa "Dia de Saturno", em homenagem ao planeta Saturno.
Propriedades Físicas
Saturno é classificado como um gigante gasoso, composto predominantemente de hidrogênio e hélio. Falta uma superfície sólida definitiva, embora provavelmente esteja presente um núcleo sólido. Notavelmente, Saturno é o único planeta do Sistema Solar com densidade média inferior à da água, aproximadamente 30% inferior. Embora o núcleo de Saturno seja consideravelmente mais denso que a água, a densidade específica média do planeta é de 0,69 g/cm3, uma característica influenciada pela sua extensa atmosfera. A massa de Júpiter é 318 vezes a da Terra, enquanto a de Saturno é 95 vezes a da Terra. Juntos, esses dois planetas constituem 92% da massa planetária total do Sistema Solar.
Estrutura Interna
Apesar da sua composição primária de hidrogénio e hélio, a maior parte da massa de Saturno não existe na fase gasosa. O hidrogênio transita para um estado líquido não ideal quando sua densidade excede 0,01 g/cm3, uma condição alcançada em um raio que abrange 99,9% da massa total de Saturno. A temperatura, a pressão e a densidade no interior de Saturno aumentam constantemente em direção ao núcleo, fazendo com que o hidrogênio adote um estado metálico nas camadas mais profundas.
Os modelos planetários padrão sugerem que a estrutura interior de Saturno é análoga à de Júpiter, caracterizada por um pequeno núcleo rochoso rodeado por hidrogénio e hélio, com vestígios de vários voláteis. No entanto, a análise da sua distorção gravitacional revela que Saturno é substancialmente mais centralmente condensado do que Júpiter, contendo consequentemente uma proporção maior de material mais denso do que o hidrogénio perto do seu centro. As regiões centrais de Saturno são compostas por aproximadamente 50% de hidrogênio em massa, em comparação com os 67% de Júpiter.
O núcleo de Saturno, embora em composição semelhante ao da Terra, exibe maior densidade. A análise do momento gravitacional de Saturno, juntamente com modelos físicos internos, permitiu a determinação de restrições na massa do núcleo. Em 2004, estimativas científicas indicavam uma massa central entre 9 e 22 vezes a da Terra, correspondendo a um diâmetro aproximado de 20.000 km (12.000 milhas). No entanto, os dados derivados dos anéis de Saturno propõem um núcleo significativamente mais difuso, possuindo uma massa equivalente a aproximadamente 17 Terras e um raio que constitui cerca de 60% do raio total de Saturno. Este núcleo é envolto por uma camada substancial de hidrogênio metálico líquido, sucedida por um estrato líquido de hidrogênio molecular saturado com hélio, que se transforma progressivamente em estado gasoso com o aumento da altitude. A camada atmosférica mais externa estende-se por aproximadamente 1.000 km (620 mi) e é composta inteiramente de gás.
Saturno possui um interior de alta temperatura, com seu núcleo atingindo 11.700 °C (21.100 °F), e emite 2,5 vezes mais energia para o espaço do que absorve do Sol. Embora a energia térmica de Júpiter se origine do mecanismo Kelvin-Helmholtz de compressão gravitacional gradual, este processo por si só pode não explicar adequadamente a geração de calor de Saturno devido à sua menor massa. Um mecanismo alternativo ou suplementar proposto envolve a geração de calor através da "chuva" de gotículas de hélio nas profundezas do interior de Saturno. À medida que essas gotículas descem através do hidrogênio menos denso, as forças de fricção liberam calor, esgotando simultaneamente as camadas externas de hélio da atmosfera de Saturno. A hipótese é que essas gotículas descendentes poderiam ter se unido para formar uma concha de hélio circundando o núcleo. A ocorrência de chuvas de diamantes também foi teorizada em Saturno, Júpiter e nos gigantes gelados Urano e Netuno.
Rotação
As características observáveis de Saturno exibem velocidades de rotação dependentes da latitude, com períodos de rotação distintos atribuídos a várias regiões, espelhando observações em Júpiter. Os astrónomos empregam três sistemas distintos para definir a taxa de rotação de Saturno. O Sistema I, com período de 10h 14m 00s (844,3°/d), inclui a Zona Equatorial, o Cinturão Equatorial Sul e o Cinturão Equatorial Norte. Presume-se que as regiões polares possuam taxas de rotação análogas ao Sistema I. Todas as outras latitudes de Saturno, excluindo as áreas polares norte e sul, são designadas como Sistema II e receberam um período de rotação de §1415§h 38m 25,4s (810,76°/d). Sistema III denota a taxa de rotação interna de Saturno. Com base nas emissões de rádio planetárias detectadas pela Voyager 1 e Voyager 2, o Sistema III exibe um período de rotação de §2829§h 39m 22,4s (810,8°/d). O Sistema III suplantou em grande parte o Sistema II.
Determinar um período de rotação preciso para o interior de Saturno continua a ser um desafio. Durante sua aproximação a Saturno em 2004, a espaçonave Cassini observou um aumento notável no período de rotação de rádio do planeta, atingindo aproximadamente 10h 45m 45s ± 36s. Uma estimativa abrangente da taxa de rotação geral de Saturno, compilada a partir de diversas medições feitas pelas sondas Cassini, Voyager e Pioneer, é §2223§h 32m 35s. Investigações do Anel C do planeta indicam um período de rotação de §3132§h 33m 38s + 1m 52s
− 1m 19s.
Em Março de 2007, observações revelaram uma discrepância entre as variações das emissões de rádio do planeta e a velocidade de rotação de Saturno. Esta divergência é potencialmente atribuível à atividade dos gêiseres que ocorrem na lua de Saturno, Encélado. O vapor de água ejetado na órbita de Saturno por esta atividade torna-se ionizado, gerando uma força de arrasto no campo magnético de Saturno, que desacelera sutilmente sua rotação em relação à rotação interna do planeta.
Oblação
Devido à sua dinâmica rotacional, o planeta assume uma forma esferóide achatada, caracterizada por um achatamento polar e uma protuberância equatorial. Especificamente, o seu raio equatorial, medindo 60.268 km (37.449 milhas), excede o seu raio polar de 54.364 km (33.780 milhas) em mais de 10%. Em comparação, Júpiter, Urano e Netuno, os outros gigantes gasosos do Sistema Solar, apresentam um menor grau de achatamento. Esta interação entre a protuberância equatorial e a taxa de rotação do planeta resulta em uma gravidade superficial efetiva no equador de 8,96 m/s2 (29,4 pés/s2), que é apenas 74% da gravidade polar e notavelmente menor que a gravidade superficial da Terra. Por outro lado, a velocidade de escape equatorial, aproximadamente 36 km/s (22 mi/s; 130.000 km/h; 81.000 mph), ultrapassa significativamente a velocidade de escape da Terra.
Atmosfera
A atmosfera externa de Saturno é composta principalmente de hidrogênio molecular (96,3% em volume) e hélio (3,25% em volume). Notavelmente, a proporção de hélio é consideravelmente inferior à sua abundância cósmica observada no Sol. Embora a quantidade precisa de elementos mais pesados que o hélio (referido como metalicidade) permaneça indeterminada, supõe-se que suas proporções relativas se alinhem com as abundâncias primordiais estabelecidas durante a gênese do Sistema Solar. Estima-se que a massa cumulativa desses elementos mais pesados varie de 19 a 31 vezes a da Terra, com uma porção substancial concentrada no núcleo de Saturno.
Constituintes menores, incluindo amônia, acetileno, etano, propano, fosfina e metano, foram identificados na atmosfera de Saturno. As camadas superiores de nuvens são formadas por cristais de amônia, enquanto se acredita que as formações de nuvens mais profundas compreendem hidrossulfeto de amônio (NH4SH) ou água. A radiação ultravioleta solar inicia a fotólise do metano na alta atmosfera, desencadeando uma cascata de reações químicas de hidrocarbonetos cujos produtos são subsequentemente transportados para baixo através de correntes parasitas e difusão. O ciclo sazonal anual de Saturno influencia este processo fotoquímico. A missão Cassini documentou uma série distinta de formações de nuvens nas latitudes setentrionais, coloquialmente denominadas "Colar de Pérolas", que representam clareiras em estratos de nuvens mais profundos.
Camadas de nuvem
A atmosfera de Saturno apresenta uma estrutura em faixas análoga à de Júpiter, embora as suas faixas sejam consideravelmente mais fracas e exibam maior largura perto do equador. A terminologia empregada para essas bandas atmosféricas reflete a usada para Júpiter. Padrões detalhados de nuvens em Saturno permaneceram despercebidos até os sobrevôos da espaçonave Voyager na década de 1980. Avanços subsequentes na tecnologia telescópica baseada na Terra permitiram observações de rotina destas características.
A composição das nuvens apresenta variação com o aumento da profundidade e pressão. As camadas superiores de nuvens, caracterizadas por temperaturas entre 100–160 K e pressões de 0,5–2 bar, são compostas de gelo de amônia. Nuvens de gelo de água começam em aproximadamente 2,5 bar e se estendem até 9,5 bar, abrangendo temperaturas de 185 a 270 K. Dentro deste estrato, uma faixa distinta de gelo de hidrossulfeto de amônio está presente, abrangendo uma faixa de pressão de 3 a 6 bar e temperaturas de 190 a 235 K. As camadas mais profundas, sujeitas a pressões entre 10 e 20 bar e temperaturas de 270 a 330 K, contêm uma região de amônia aquosa gotículas de solução.
Embora normalmente caracterizada por uma aparência moderada, a atmosfera de Saturno manifesta periodicamente características ovais de longa duração e outros fenômenos semelhantes aos observados em Júpiter. Em 1990, o Telescópio Espacial Hubble capturou a imagem de uma enorme nuvem branca perto do equador de Saturno, uma característica ausente durante as missões da Voyager; uma tempestade menor foi posteriormente observada em 1994. O evento de 1990 exemplificou uma Grande Mancha Branca, um fenômeno transitório que ocorre aproximadamente uma vez por ano saturniano (equivalente a cerca de 30 anos terrestres), normalmente coincidindo com o solstício de verão do hemisfério norte.
Instâncias anteriores de Grandes Manchas Brancas foram documentadas em 1876, 1903, 1933 e 1960, com A tempestade de 1933 foi a mais observada. A tempestade colossal mais recente foi registrada em 2010. Em 2015, os pesquisadores utilizaram o telescópio Very Large Array para investigar a atmosfera de Saturno, relatando a detecção de "assinaturas duradouras de todas as tempestades gigantes de latitudes médias, uma mistura de tempestades equatoriais de até centenas de anos de idade, e potencialmente uma tempestade mais antiga não relatada a 70°N".
Saturno possui o segundo vento mais rápido do Sistema Solar, superado apenas por Netuno. Dados das missões Voyager revelaram velocidades máximas de vento de leste atingindo 500 m/s (1.800 km/h). Observações da sonda Cassini em 2007 retrataram o hemisfério norte de Saturno com uma coloração azul brilhante distinta, semelhante à de Urano, um fenómeno provavelmente atribuível à dispersão de Rayleigh. A análise termográfica identificou um vórtice polar quente no pólo sul de Saturno, representando o único exemplo conhecido de tal característica no Sistema Solar. Embora as temperaturas típicas de Saturno rondem os -185 °C, as temperaturas dentro deste vórtice frequentemente ascendem até -122 °C, sugerindo que é a região mais quente do planeta.
Padrões de nuvem hexagonais
Um padrão de onda hexagonal persistente, situado em torno do vórtice polar norte a aproximadamente 78°N de latitude, foi inicialmente observado em imagens da Voyager. Cada lado deste hexágono mede aproximadamente 14.500 km (9.000 milhas), excedendo o diâmetro da Terra. A estrutura completa gira com um período de 10h 39m 24s, que corresponde ao período de emissão de rádio do planeta e presume-se que corresponda ao período de rotação do interior de Saturno. Ao contrário de outras nuvens atmosféricas visíveis, esta estrutura hexagonal mantém uma posição longitudinal fixa. A origem precisa deste padrão continua a ser um assunto de considerável especulação científica, com muitos investigadores a postulá-lo como uma onda estacionária atmosférica. Experimentos de laboratório envolvendo a rotação diferencial de fluidos replicaram com sucesso formações poligonais semelhantes.
As imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble (HST) da região polar sul revelam uma corrente de jato, embora não mostrem um vórtice polar robusto ou uma onda estacionária hexagonal. Em novembro de 2006, a NASA anunciou que a missão Cassini havia detectado uma tempestade "semelhante a um furacão" fixada no pólo sul, caracterizada por uma parede ocular distinta. Antes desta observação, as nuvens oculares tinham sido identificadas exclusivamente na Terra. Por exemplo, as imagens da sonda Galileo não retrataram uma parede ocular dentro da Grande Mancha Vermelha de Júpiter.
Supõe-se que esta tempestade no pólo sul tenha persistido durante milhares de milhões de anos. O vórtice é comparável em tamanho ao da Terra e exibe velocidades de vento de 550 km/h.
Magnetosfera
Saturno possui um campo magnético intrínseco, caracterizado por uma configuração dipolo magnética simples e simétrica. A intensidade do seu campo equatorial, medindo 0,2 gauss (20 μT), é aproximadamente um vigésimo do campo magnético de Júpiter e marginalmente mais fraco que o da Terra. Consequentemente, a magnetosfera de Saturno é consideravelmente menor que a de Júpiter.
Após a entrada da Voyager 2 na magnetosfera, a elevada pressão do vento solar restringiu a sua extensão inicial a apenas 19 raios de Saturno, ou 1,1 milhões de km (684.000 milhas). No entanto, posteriormente expandiu-se em poucas horas e manteve esse tamanho maior por aproximadamente três dias. O campo magnético é provavelmente gerado através de um mecanismo análogo ao de Júpiter: correntes dentro de uma camada líquida de hidrogênio metálico, denominada dínamo de hidrogênio metálico. Esta magnetosfera desvia efetivamente as partículas do vento solar originadas do Sol. Titã, uma das luas de Saturno, orbita nos confins desta magnetosfera, contribuindo com plasma derivado de partículas ionizadas em sua exosfera. Semelhante à magnetosfera da Terra, a de Saturno também gera auroras.
Órbita e Observação
Saturno mantém uma distância média superior a 1,4 bilhão de quilômetros (9 UA) do Sol. Viajando a uma velocidade orbital média de 9,68 km/s, Saturno completa uma revolução ao redor do Sol em 10.759 dias terrestres, o que equivale a aproximadamente 29+§34§⁄§56§ anos. Este período orbital resulta em uma ressonância de movimento médio próxima de 5:2 com Júpiter. A órbita elíptica de Saturno está inclinada em 2,48° em relação ao plano orbital da Terra. Em média, suas distâncias de periélio e afélio são 9.195 UA e 9.957 UA, respectivamente.
Saturno possui apenas um asteróide troiano identificado, designado 2019 UO14. Sua configuração trojan foi anunciada oficialmente em setembro de 2024, com o asteroide orbitando o Sol no ponto estável L§67§ Lagrange, posicionado 60° à frente de Saturno em sua órbita. Esta descoberta significa que Mercúrio é agora o único planeta sem nenhum asteróide troiano conhecido. A escassez de trojans saturnianos conhecidos é atribuída a mecanismos de ressonância orbital, incluindo ressonância secular.
Observação
Saturno é o mais remoto dos cinco planetas facilmente observáveis sem ajuda óptica da Terra, ao lado de Mercúrio, Vênus, Marte e Júpiter. (Urano, e ocasionalmente 4 Vesta, também são visíveis a olho nu em condições de céu escuro.) A olho nu, Saturno aparece no céu noturno como um ponto de luz luminoso e amarelado. Sua magnitude aparente média é 0,46, com desvio padrão de 0,34. A maior parte desta flutuação de magnitude decorre da inclinação do sistema de anéis em relação ao Sol e à Terra. A magnitude mais brilhante, -0,55, coincide com períodos em que o plano dos anéis está mais inclinado, enquanto a magnitude mais fraca, 1,17, ocorre quando eles estão menos inclinados.
Saturno completa seu circuito orbital da eclíptica contra as constelações de fundo do zodíaco em aproximadamente 29,4 anos. Observar os anéis de Saturno com resolução distinta normalmente requer ajuda óptica, como binóculos muito grandes ou um telescópio pequeno, fornecendo ampliação de pelo menos 30x. Durante o trânsito da Terra através do plano dos anéis, um evento que ocorre duas vezes a cada ano saturniano (aproximadamente a cada 15 anos terrestres), os anéis tornam-se momentaneamente imperceptíveis devido à sua extrema espessura. O caso mais recente deste “desaparecimento” ocorreu em 2025; no entanto, as oportunidades de observação foram excluídas pela proximidade de Saturno com o Sol.
Saturno e seus anéis são observados de maneira ideal durante ou próximo à oposição, uma configuração planetária onde o planeta atinge um alongamento de 180° e, portanto, aparece diametralmente oposto ao Sol na esfera celeste. Uma oposição saturniana ocorre anualmente – aproximadamente a cada 378 dias – culminando no pico de luminosidade do planeta. Tanto a Terra quanto Saturno percorrem órbitas excêntricas ao redor do Sol. Esta excentricidade orbital faz com que suas respectivas distâncias do Sol e, consequentemente, entre si, flutuem, levando a variações no brilho aparente de Saturno através de sucessivas oposições. Além disso, Saturno parece mais brilhante quando os seus anéis são orientados para maximizar a sua visibilidade. Por exemplo, durante a oposição de 17 de Dezembro de 2002, Saturno exibiu o seu maior brilho devido à orientação favorável dos seus anéis em relação à Terra, apesar de Saturno estar mais próximo da Terra e do Sol no final de 2003.
Periodicamente, Saturno é ocultado pela Lua, o que significa que a Lua obscurece Saturno da visão terrestre. Semelhante a outros planetas do Sistema Solar, as ocultações saturnianas se manifestam em “estações” cíclicas. Esses eventos normalmente ocorrem mensalmente durante um intervalo de aproximadamente 12 meses, seguido por um hiato aproximado de cinco anos durante o qual nenhuma atividade desse tipo é registrada. A órbita da Lua é inclinada em vários graus em relação à de Saturno, conseqüentemente, as ocultações são restritas aos períodos em que Saturno está próximo de um dos pontos celestes onde os dois planos orbitais se cruzam (tanto a duração do ano de Saturno quanto o período de precessão nodal de 18,6 anos terrestres da órbita da Lua influenciam a periodicidade).
Satélites naturais
Saturno possui 285 luas conhecidas, 63 das quais receberam nomes formais. As evidências sugerem a presença de dezenas a centenas de pequenas luas, com diâmetros variando de 40 a 500 metros, dentro dos anéis de Saturno; no entanto, estas não são classificadas como luas verdadeiras. Titã, a maior lua, constitui mais de 90% da massa orbital total em torno de Saturno, abrangendo os seus anéis. Acredita-se que a segunda maior lua de Saturno, Rhea, possua seu próprio sistema de anéis tênues e uma atmosfera difusa.
Um número significativo das luas restantes são diminutas, com 142 medindo menos de 50 km de diâmetro. Historicamente, a maioria dos satélites de Saturno recebeu nomes derivados dos Titãs da mitologia grega. Titã é o único satélite do Sistema Solar com uma atmosfera substancial, exibindo processos químicos orgânicos complexos. Além disso, é o único satélite conhecido que apresenta lagos de hidrocarbonetos.
Em 6 de junho de 2013, cientistas do IAA-CSIC anunciaram a detecção de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos na atmosfera superior de Titã, identificados como potenciais precursores da vida. Posteriormente, em 23 de junho de 2014, a NASA apresentou evidências convincentes sugerindo que o nitrogênio na atmosfera de Titã se originou de materiais dentro da nuvem de Oort, normalmente associados a cometas, e não dos constituintes primordiais que formaram Saturno.
Encélado, uma das luas de Saturno, é frequentemente considerada um habitat potencial para vida microbiana devido à sua composição química, que se assemelha à dos cometas. Apoiando esta hipótese, as partículas ricas em sal da Lua exibem uma composição “semelhante à do oceano”, sugerindo que a maior parte do gelo ejetado de Encélado se origina da evaporação de água salgada líquida. Além disso, um sobrevoo de 2015 conduzido pela Cassini através de uma pluma de Encélado detectou a maioria dos componentes necessários para sustentar formas de vida metanogênicas.
Em abril de 2014, os cientistas da NASA anunciaram a potencial formação de uma nova lua dentro do Anel A de Saturno, com base em imagens capturadas pela Cassini em 15 de abril de 2013.
Anéis Planetários
Saturno é predominantemente reconhecido pelo seu sistema distinto de anéis planetários, que contribuem para a sua identidade visual única. Esses anéis abrangem de 6.630 a 120.700 quilômetros (4.120 a 75.000 milhas) do equador de Saturno e possuem uma espessura média de aproximadamente 20 metros (66 pés). Sua composição consiste principalmente de gelo de água, complementado por vestígios de impurezas de tolina e uma camada dispersa de aproximadamente 7% de carbono amorfo. As partículas individuais dentro dos anéis variam em tamanho, desde partículas microscópicas de poeira até objetos de até 10 metros de diâmetro. Embora outros gigantes gasosos também apresentem sistemas de anéis, o de Saturno é notavelmente o mais extenso e visualmente proeminente.
A idade precisa dos anéis de Saturno continua a ser um assunto de debate científico. Uma perspectiva postula que os anéis são antigos, tendo-se formado simultaneamente com Saturno a partir de material nebular primordial há aproximadamente 4,6 mil milhões de anos, ou pouco depois do Bombardeamento Pesado Tardio (cerca de 4,1 a 3,8 mil milhões de anos atrás). Por outro lado, outra teoria sugere uma origem significativamente mais jovem, estimando a sua formação há cerca de 100 milhões de anos. Uma equipe de pesquisa do MIT, defendendo a última hipótese, propôs que os anéis representassem os restos de uma lua de Saturno desintegrada, que eles chamaram de "Crisálida".
Situado a 12 milhões de quilômetros (7,5 milhões de milhas) do planeta, além do sistema de anéis primários, fica o anel difuso de Febe. Este anel exibe uma inclinação de 27° em relação aos outros anéis e, espelhando a lua Febe, mantém uma órbita retrógrada.
Várias luas de Saturno, como Pandora e Prometeu, funcionam como luas pastoras, confinando gravitacionalmente os anéis e inibindo sua dispersão. Além disso, Pan e Atlas induzem ondas de densidade lineares sutis dentro dos anéis de Saturno, o que facilitou determinações mais precisas de suas respectivas massas.
História da Observação e Exploração
A história da observação e exploração de Saturno pode ser categorizada em três períodos distintos: (1) observações pré-modernas a olho nu, (2) observações telescópicas iniciadas na Terra no século XVII e (3) visitas de sondas espaciais robóticas, seja através de missões orbitais ou sobrevôos. Durante o século XXI, as observações telescópicas persistem a partir de instalações baseadas na Terra, incluindo observatórios em órbita terrestre, como o Telescópio Espacial Hubble, e, até ao seu desmantelamento em 2017, a partir da sonda Cassini estacionada em torno de Saturno.
Observação pré-telescópica
Saturno é reconhecido desde eras pré-históricas e teve uma importância mitológica significativa nos primeiros registros da história. Os astrônomos babilônios observaram e documentaram meticulosamente os movimentos celestes de Saturno. No grego antigo, o planeta era conhecido como Φαίνων Phainon, enquanto durante o período romano era conhecido como a "estrela de Saturno" ou a "estrela do Sol (Helios)." Na antiga mitologia romana, o planeta Phainon era reverenciado como sagrado para uma divindade agrícola, de quem o planeta deriva seu nome contemporâneo. Os romanos equiparavam seu deus Saturno ao deus grego Cronos. Em grego moderno, o planeta continua a ser chamado de Cronus—Κρόνος: Kronos.
O cientista grego Ptolomeu formulou seus cálculos para a órbita de Saturno usando observações realizadas durante a oposição do planeta. Na astrologia hindu, Saturno é identificado como "Shani", uma das nove entidades astrológicas conhecidas como Navagrahas, e acredita-se que transmite julgamento com base nas ações de um indivíduo. As antigas culturas chinesa e japonesa referiam-se a Saturno como a "estrela da terra" ou "estrela do solo" (土星), uma classificação enraizada no sistema tradicional dos Cinco Elementos usado para categorizar fenômenos naturais.
Em hebraico, Saturno é designado como Shabbathai. Cassiel é identificado como seu anjo associado. Seu espírito benevolente, ou inteligência, é 'Agȋȇl (hebraico: אגיאל, romanizado: ʿAgyal), enquanto sua contraparte malévola, ou demônio, é Zȃzȇl (hebraico: זאזל, romanizado: Zazl). Zazel é caracterizado como um anjo potente, frequentemente invocado nas práticas mágicas salomônicas, particularmente conhecido por sua eficácia em "conjurações de amor". Em turco otomano, urdu e malaio, Zazel é conhecido como 'Zuhal', uma nomenclatura originada do árabe (árabe: زحل, romanizado: Zuhal).
Observações telescópicas pré-voo espacial
A resolução dos anéis de Saturno necessita de um telescópio com abertura mínima de 15 mm. A sua existência permaneceu sem confirmação até que Christiaan Huygens os observou em 1655 e posteriormente publicou as suas descobertas em 1659. Anteriormente, em 1610, Galileu, utilizando um telescópio rudimentar, interpretou erroneamente a aparência não esférica de Saturno como duas luas distintas flanqueando o planeta.
A aplicação de ampliação telescópica aprimorada por Huygens posteriormente refutou esta hipótese anterior, levando à observação definitiva dos anéis. Além disso, Huygens é creditado pela descoberta de Titã, a maior lua de Saturno. Posteriormente, Giovanni Domenico Cassini identificou quatro luas adicionais: Jápeto, Reia, Tétis e Dione. Em 1675, a Cassini também identificou a lacuna proeminente dentro dos anéis, que agora é designada como Divisão Cassini.
Novas descobertas significativas cessaram até 1789, quando William Herschel identificou mais duas luas, Mimas e Encélado. O satélite Hyperion de formato irregular, caracterizado por sua ressonância orbital com Titã, foi posteriormente descoberto em 1848 por uma equipe de pesquisa britânica.
Em 1899, William Henry Pickering identificou Febe, um satélite altamente irregular que se desvia da rotação síncrona observada nas luas maiores de Saturno. Isto marcou a descoberta inicial de tal satélite, notável pela sua órbita retrógrada e período orbital superior a um ano. Ao longo do início do século XX, as investigações em Titã culminaram na confirmação, em 1944, da sua densa atmosfera, uma característica sem paralelo entre as outras luas do Sistema Solar.
Missões de voos espaciais
O Pioneer 11 Flyby
Em setembro de 1979, a espaçonave Pioneer 11 executou o sobrevôo inaugural de Saturno, aproximando-se a 20.000 km (12.000 milhas) do topo das nuvens do planeta. Embora tenham sido adquiridas imagens de Saturno e de várias das suas luas, a sua resolução revelou-se insuficiente para resolver as características da superfície. Além disso, a sonda investigou o sistema de anéis de Saturno, identificando o delicado anel F e observando que as lacunas escuras dos anéis parecem luminosas quando vistas num ângulo de fase elevado (em direção ao Sol), indicando a presença de partículas finas que dispersam a luz. Além disso, a Pioneer 11 realizou medições de temperatura em Titã.
Os voos da Voyager
A sonda Voyager 1 alcançou o sistema saturniano em novembro de 1980. Esta missão transmitiu as imagens iniciais de alta resolução do planeta, seus anéis e seus satélites. Consequentemente, foram observadas pela primeira vez características da superfície de várias luas. A Voyager 1 executou um sobrevoo próximo de Titã, melhorando significativamente a compreensão da atmosfera lunar. A missão confirmou que a atmosfera de Titã é opaca aos comprimentos de onda visíveis, impedindo a observação dos detalhes da sua superfície. Este sobrevôo alterou a trajetória da espaçonave, direcionando-a para fora do plano eclíptico do Sistema Solar.
Aproximadamente um ano depois, em agosto de 1981, a Voyager 2 prosseguiu com a exploração do sistema saturniano. Imagens adicionais em close das luas de Saturno foram obtidas, juntamente com observações indicando alterações atmosféricas e no sistema de anéis. Ocorreu um mau funcionamento durante o sobrevôo, fazendo com que a plataforma da câmera orientável da sonda ficasse inoperante por vários dias, resultando na perda de algumas imagens programadas. O campo gravitacional de Saturno foi posteriormente utilizado para redirecionar a trajetória da espaçonave em direção a Urano.
Ambas as sondas identificaram e verificaram a existência de vários satélites anteriormente desconhecidos orbitando próximos ou dentro dos anéis de Saturno, além da descoberta do diminuto Maxwell Gap (situado dentro do Anel C) e do Keeler Gap (uma divisão de 42 km de largura no Anel A).
A nave espacial Cassini–Huygens
A sonda espacial Cassini–Huygens alcançou com sucesso a órbita de Saturno em 1 de julho de 2004. Antes da inserção orbital, em junho de 2004, ela realizou um sobrevôo próximo de Febe, transmitindo imagens de alta resolução e dados científicos. Durante o sobrevôo da Cassini por Titã, a maior lua de Saturno, imagens de radar revelaram extensos lagos e suas costas associadas, apresentando numerosas ilhas e formações montanhosas. O orbitador executou dois sobrevoos em Titã antes de implantar a sonda Huygens em 25 de dezembro de 2004. Posteriormente, a Huygens desceu com sucesso à superfície de Titã em 14 de janeiro de 2005.
Começando no início de 2005, os pesquisadores utilizaram a espaçonave Cassini para monitorar a atividade dos relâmpagos em Saturno. As descargas atmosféricas observadas exibiram uma intensidade aproximadamente 1.000 vezes maior que a dos relâmpagos terrestres.
Em 2006, a NASA anunciou que a sonda Cassini detectou indícios de reservatórios subterrâneos de água líquida, situados a apenas dezenas de metros abaixo da superfície, que se manifestam como gêiseres em Encélado, uma das luas de Saturno. Esses gêiseres ejetam partículas geladas na órbita de Saturno a partir de aberturas localizadas na região polar sul da lua. Mais de 100 desses gêiseres foram documentados em Encélado. Em maio de 2011, os cientistas da NASA declararam que Encélado estava "emergindo como o local mais habitável além da Terra, dentro do Sistema Solar, para a vida tal como é entendida atualmente".
Imagens capturadas pela Cassini revelaram um anel planetário até então desconhecido, posicionado além dos anéis primários mais luminosos de Saturno, mas dentro dos anéis G e E. Acredita-se que a formação deste anel resulte do impacto de um meteoróide envolvendo Janus e Epimeteu. Em Julho de 2006, fotografias revelaram lagos de hidrocarbonetos perto do pólo norte de Titã, uma descoberta posteriormente corroborada em Janeiro de 2007. Em Março de 2007, extensos mares de hidrocarbonetos foram identificados perto do pólo Norte, com a maior extensão aproximando-se das dimensões do Mar Cáspio. Além disso, em Outubro de 2006, a sonda identificou uma tempestade semelhante a um ciclone com 8.000 km (5.000 mi) de diâmetro, completa com uma parede ocular, situada no pólo sul de Saturno.
Entre 2004 e 2 de Novembro de 2009, a sonda identificou e verificou oito novos satélites. Em abril de 2013, a Cassini transmitiu imagens representando um furacão no pólo norte de Saturno, um fenômeno atmosférico vinte vezes maior que os furacões terrestres, caracterizado por velocidades de vento superiores a 530 km/h (330 mph). Em 15 de setembro de 2017, a espaçonave Cassini–Huygens executou a fase "Grand Finale" de sua missão, envolvendo múltiplos trânsitos através dos interstícios entre Saturno e seu sistema de anéis internos. A missão foi concluída com a entrada atmosférica da Cassini.
Possíveis missões futuras
A exploração sustentada de Saturno continua a ser um esforço viável para a NASA, integrado no seu programa Novas Fronteiras em curso. Anteriormente, a NASA solicitou propostas para uma missão a Saturno, que incluía o desenvolvimento de uma Sonda de Entrada Atmosférica de Saturno e possíveis investigações sobre a habitabilidade e detecção prospectiva de vida nas luas de Saturno, Titã e Encélado, facilitadas pela missão Libélula.
Representações em ficção
Saturno tem sido um tema recorrente em narrativas ficcionais desde pelo menos 1752, começando com o romance Micromégas de Voltaire. Os retratos literários iniciais normalmente retratavam Saturno como um corpo sólido, contrastando com descrições posteriores e mais precisas dele como um planeta gasoso. As luas de Saturno, especialmente Titã, também aparecem frequentemente em contextos fictícios.
Satélites Naturais de Saturno
- Luas de Saturno
- Estatísticas Planetárias no Sistema Solar
- Visão geral de Saturno
Notas
Referências
Alexander, Arthur Francis O'Donel (1980) [1962]. O Planeta Saturno – Uma História de Observação, Teoria e Descoberta. Dover. ISBN 978-0-486-23927-9.
- Alexander, Arthur Francis O'Donel (1980) [1962]. O Planeta Saturno – Uma História de Observação, Teoria e Descoberta. Dover. ISBN 978-0-486-23927-9.Gore, Rick (1981). "Voyager 1 em Saturno: Enigmas dos Anéis." National Geographic, 160 (1): 3–31. Bibcode:1981NaGe..160....3G. INISTPASCALGEODEBRGM8320090635.Lovett, L.; e outros. (2006). Saturno: uma nova visão. Harry N. Abrams. ISBN 978-0-8109-3090-2.Karttunen, Hannu; Kröger, Pekka; Oja, Heikki; Poutanen, Markku; Donner, Karl Johan, eds. (2017). Astronomia Fundamental. doi:10.1007/978-3-662-53045-0. ISBN 978-3-662-53044-3.Seidelmann, P. Kenneth; e outros. (2007). "Relatório do Grupo de Trabalho IAU/IAG sobre Coordenadas Cartográficas e Elementos Rotacionais: 2006." Mecânica Celestial e Astronomia Dinâmica, 98 (3): 155–180. Bibcode:2007CeMDA..98..155S. doi:10.1007/s10569-007-9072-y.de Pater, Imke; Lissauer, Jack J. (2015). Planetary Sciences (2ª edição atualizada). Cambridge University Press. p. 250.ISBN 978-0-521-85371-2.
- Visão geral de Saturno pela Diretoria de Missões Científicas da NASA
- Terminologia do Sistema Saturniano pelo IAU Gazetteer of Planetary Nomenclature
- Simulação gravitacional 3D interativa do sistema Cronian Arquivado em 17 de agosto de 2020 na Wayback Machine