Zdjęcie w tle: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Saturn jest szóstą planetą od Słońca. Pod względem masy oraz wielkości zajmuje drugie miejsce, zaraz po Jowiszu. Charakterystyczną cechą Saturna są pierścienie rozciągające się na odległość do 282 tys. kilometrów od planety. Posiada najwięcej księżyców w Układzie Słonecznym – aż 146!
- typ planety: gazowy olbrzym
- masa: 5,68 × 1026 kg
- promień: 58 232 km
- mimośród orbity: 0,056
- półoś wielka: 1,434 × 109 km
- okres orbitalny: 10 759 dni ziemskich
- liczba księżyców: 146
Struktura wewnętrzna
Dzięki danym z misji Cassini wiemy, że Saturn nie ma zwykłego, skalistego jądra. Zamiast tego w centrum planety znajduje się ogromne, rozmyte i drgające jądro, składające się z metalicznego wodoru, helu, skał i lodu. Zmierzając do samego środka, znajdziemy tam stopniowo coraz więcej lodu oraz skał. Jednak warstwy ani granica jądra nie są ściśle określone. Rozciąga się ono na 60% długości promienia i waży 55 razy tyle, co Ziemia, z czego 17 mas Ziemi stanowią materiały skaliste. W centrum Saturna panują ekstremalne warunki – temperatura osiąga 11 700°C, a ciśnienie 2 megabary.
Jądro otacza warstwa ciekłego wodoru i ciekłego helu oraz zewnętrzna warstwa gazowa. W większości planet magnetosfera pochodzi z wirowania jądra, jednak nie jest tak w Saturnie. Ponieważ jądro jest warstwowe, to prawdopodobnie się nie kręci, a pole magnetyczne jest wytwarzane przez zewnętrzną otoczkę gazową. Skutkiem jest to, że oś pola jest prawie dokładnie wyśrodkowana na osi obrotu planety. Jego natężenie jest mniejsze od pola Jowisza, ale wciąż 578 razy większe od pola Ziemi.
Saturn emituje 2 razy więcej energii, niż otrzymuje od Słońca. Większość tej energii jest generowana przez powolne zapadanie grawitacyjne (mechanizm Kelvina-Helmholtza) oraz opad kropel helu w głąb planety.
Zdjęcie zrobione przez Voyager 2. Aby stworzyć to zdjęcie, połączono trzy zdjęcia wykonane 12 lipca 1981 roku przez filtry ultrafioletowe, fioletowe i zielone.
Atmosfera
Atmosfera Saturna składa się głównie z wodoru, helu, amoniaku, metanu i wody. Z bliska wygląda podobnie do atmosfery Jowisza. Widać w niej żółte, szare i brązowe pasy, białe plamy, czyli burze rozmiarem dorównujące Ziemi, oraz ciemne plamy – mniejsze burze. Występują tutaj jedne z najsilniejszych wiatrów w Układzie Słonecznym, ich prędkość na równiku dochodzi do 1800 km/h. W troposferze znajdują się trzy regiony, w których formują się chmury. W najniższym obszarze chmury składają się z wody, a temperatura wynosi około 0°C. Nieco wyżej chmury złożone są z wodorosiarczku amonu, a temperatura spada do -70°C. Najwyżej występujące chmury są z amoniaku, – ich temperatura osiąga -250°C.
Najciekawszym zjawiskiem w atmosferze Saturna jest burza w kształcie sześciokąta tuż nad biegunem północnym. Anomalię po raz pierwszy zaobserwowała sonda Voyager 1 w 1980. Za nietypowy kształt odpowiada prąd strumieniowy, którego wiatry osiągają prędkość 320 km/h oraz cyklon w centrum. Tak symetryczne zjawiska pogodowe są niespotykane na Ziemi. Na południowym biegunie znajduje się cyklon zaobserwowany w 2006 przez sondę Cassini-Huygens.
Porównanie wyglądu burzy na biegunie północnym Saturna. Po lewej stronie zdjęcie z 2013 roku, po prawej z 2017.
Pierścienie i księżyce
Saturn jest otoczony najrozleglejszym systemem pierścieni w Układzie Słonecznym. Pierścieni jest aż 9, są zbudowane z cząstek lodu i skał, które są kawałkami komet, asteroid lub rozbitych księżyców. Cząstki mają różną wielkość – od malutkich ziaren wielkości pyłu aż po kawałki wielkości domu, a nawet góry. Średnica głównych pierścieni to około 250 tys. km. Zaskakujący jest fakt, że te struktury są bardzo cienkie. Ich grubość waha się od 10 m do 1 km, co sprawia, że oglądane z boku są prawie niewidoczne. Wszystkie 9 pierścieni orbituje Saturna z różnymi prędkościami. Najodleglejszy pierścień, Febe, porusza się w przeciwną stronę do planety tak jak księżyc o tej samej nazwie. Pierścienie mogą być używane jako sejsmometry – ich kształt i pulsacje są odzwierciedleniem tego, co dzieje się we wnętrzu planety.
Saturn ma 146 księżyców, większość to bardzo małe i nieregularne obiekty. Największy, Tytan, przewyższa średnicą Merkurego. Jest on jedynym dotąd znanym księżycem z gęstą atmosferą oraz pierwszym księżycem, na którym stwierdzono występowanie zbiorników cieczy. Warto również wspomnieć o Enceladusie – występują na nim wszystkie pierwiastki potrzebne do zaistnienia życia: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka. Na jego powierzchni odkryto również gejzery wyrzucające cząsteczki lodu na setki kilometrów w górę. Są one źródłem materii pierścienia E.
Przerwa Cassiniego sfotografowana ze statku kosmicznego Cassini. Przerwa Huygensa leży po jej prawej stronie; przerwa Laplace’a jest bliżej środka. Księżyc w tle to Mimas.
Historia badań
Saturn jest widoczny gołym okiem, więc o jego istnieniu wiedziano już w starożytności. W mitologii rzymskiej Saturn to bóg rolnictwa, a jego Grecki odpowiednik to Kronos, ojciec Zeusa (Jowisza). W 1610 r. Galileusz po raz pierwszy przeprowadził obserwacje tej planety przez teleskop, jednak z powodu zbyt słabego urządzenia uznał, że pierścienie to dwa duże ciała obok. W 1655 roku Christiaan Huygens jako pierwszy opisał pierścienie.
Misje na Saturna
Pioneer 11
Pioneer 11 to pierwsza sonda, która badała Saturna z bliska. We wrześniu 1979 roku zbliżyła się do planety na odległość 20 000 km. Przeleciała również przez pierścienie i dokonała odkrycia pierścienia F. W czasie przelotu sonda NASA zrobiła 440 zdjęć w dosyć niskiej rozdzielczości.
Voyager 1 i 2
Sondy Voyager 1 i 2, które zostały wysłane w latach 70. XX wieku, odegrały kluczową rolę w rozszerzeniu naszej wiedzy na temat Saturna. Voyager 1, który dotarł do Saturna w listopadzie 1980 roku, dostarczył wysokiej jakości zdjęcia planety, jej pierścieni i wielu księżyców, ukazujące szczegóły ich powierzchni. W szczególności przyczynił się do stanu wiedzy na temat atmosfery Tytana. Sonda Voyager 2 przeleciała w pobliżu Saturna w sierpniu 1981 roku i wykonała jeszcze więcej zdjęć księżyców i samej planety. Dzięki danym zebranym przez te dwie misje odkryto dwie przerwy w pierścieniach.
Cassini-Huygens
Misja ta jest współpracą trzech agencji – NASA, ESA oraz włoskiej ASI. Sonda została wystrzelona w 1997 roku, a w lipcu 2004 roku przeszła do historii jako pierwszy sztuczny satelita Saturna. Cassini łącznie orbitowała wokół Saturna przez 13 lat. W tym czasie sonda odkryła m.in. 7 kolejnych księżyców, gejzery na Enceladusie, sejsmograficzne zachowanie pierścieni oraz okres obrotu Saturna. Odłączony od sondy próbnik Huygens wylądował na Tytanie w 2005 roku; było to pierwsze lądowanie na księżycu w zewnętrznej części Układu Słonecznego. Próbnik zebrał ogrom informacji na temat powierzchni oraz środowiska Tytana. Huygens działał na księżycu przez 2,5 godziny. Misja Cassini zakończyła się 15 września 2017 roku zniszczeniem sondy podczas wejścia w atmosferę Saturna.
Ilustracja przedstawia sondę Cassini nad północną półkulą Saturna przed Wielkim Finałem, czyli wejściem w atmosferę planety.
Przyszłe misje
Dragonfly
To misja planowana przez NASA na 2027 rok; zakłada wysłanie na Tytana drona zasilanego radioizotopowo. Celem jest badanie potencjalnych miejsc, w których mogłoby rozwijać się życie oraz badanie procesów chemicznych, które mogłyby sugerować rozwój prostych form życia.
Korekta – Matylda Kołomyjec
