Saturn: Planeta, Która Pływałaby w Wystarczająco Dużej Wannie

Saturn: Planeta, Która Pływałaby w Wystarczająco Dużej Wannie

Saturn jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym, która jest mniej gęsta od wody — około 30% mniej gęsta. Gdybyś wrzucił ją do oceanu wystarczająco dużego, aby go pomieścić, pływałby na powierzchni. Ten jeden, prawie absurdalny fakt uchwytuje, co czyni Saturna innym niż jakakolwiek inna planeta: to świat zbudowany prawie całkowicie z gazu, który ledwie trzyma się razem wbrew własnej masie.

Jest to gigant gazowy o średnim promieniu około 9 razy większym niż Ziemia, ale ma tylko jedną ósmą średniej gęstości Ziemi — co daje planetę ponad 95 razy bardziej masywną niż Ziemia, pomimo że jest głównie pustą bańką. Chociaż Saturn jest prawie tak duży jak Jowisz, ma mniej niż jedną trzecią masy Jowisza. Wraz z jego niską gęstością, słynnymi pierścieniami, ogromnym księżycem Tytanem i sześciokątną burzą, która naprawdę nie powinna istnieć, Saturn jest planetą, która stale zaskakuje tych, którzy studiują ją dokładnie.

Gigant Zbudowany z Prawie Niczego

Niska gęstość Saturna nie jest jedyną rzeczą zniekształconą przez jego naturę giganta gazowego. Jego promień równikowy jest o ponad 10% dłuższy niż jego promień biegunowy — 60.268 km (37.449 mil) wobec 54.364 km (33.780 mil) — opuchlina spowodowana tym, jak szybko planeta się obraca na ciele utrzymywanym razem głównie przez grawitację, a nie solidną strukturę. Saturn ma drugi najkrótszy dzień w Układzie Słonecznym: jeden dzień trwa zaledwie 10,7 godziny, chociaż pełny obieg wokół Słońca zajmuje około 29,4 lat (10.756 dni ziemskich).

Ta rotacja napędza również pogodę Saturna. Wiatry w górnej atmosferze osiągają 1.600 stóp na sekundę (500 metrów na sekundę) w regionie równikowym — porównaj to z najmocniejszymi wiatrami burzy na Ziemi, które osiągają około 360 stóp na sekundę (110 metrów na sekundę). „Spokojne" pasma Saturna są nadal szybsze niż cokolwiek, co huragan może tutaj spowodować.

Pierścienie Cieńsze, Niż Się Wydają

Pierścienie Saturna rozciągają się od 6.630 do 120.700 kilometrów (4.120 do 75.000 mil) od równika planety — a jednak średnio mają tylko około 20 metrów (66 stóp) grubości. W skali system tak szeroki i tak cienki jest proporcjonalnie płaski niż kartka papieru położona na boisku piłkarskim.

Widok z góry na Saturna i jego główne pierścienie, uchwycony przez sondę Cassini
Saturn i jego pierścienie, widziane z góry przez sondę kosmiczną Cassini NASA. Zdjęcie: NASA / JPL-Caltech / SSI / Cornell, domena publiczna, przez Wikimedia Commons

Ludzie patrzyą na pierścienie przez ponad cztery wieki, bez natychmiastowego zrozumienia, na co patrzą. W 1610 roku, rok po swoich pierwszych obserwacjach teleskopem, Galileo Galilei stał się pierwszą osobą, która obserwowała pierścienie Saturna, chociaż nie mógł ich widzieć wystarczająco dobrze, aby rozróżnić ich prawdziwą naturę. Musiał czekać do 1655 roku, aż Christiaan Huygens był pierwszym, który opisał je jako dysk otaczający planetę — i tego samego roku, 25 marca 1655, Huygens odkrył również Tytana, największy księżyc Saturna, w tym samym okresie obserwacji. Dwie dekady później, w 1675 roku, Cassini odkrył szczelinę w pierścieniach, obecnie znaną jako Podział Cassini.

Jeszcze dziwniejsze jest to, że pierścienie mogą być stosunkowo niedawnym dodatkiem do systemu Saturna. Dane z sondy kosmicznej Cassini sugerują, że są znacznie młodsze niż sama planeta, najprawdopodobniej powstały w ciągu ostatnich 100 milionów lat i możliwie zaledwie 10 milionów lat temu — co oznacza, że dinozaury mogły patrzeć na Saturna bez pierścieni. Na podstawie obecnych tempa wyczerpania się pierścienie mogą zniknąć ponownie za około 300 milionów lat, czyniąc to całe widowisko przemijającą fazą w wielomiliardowym życiu Saturna.

Rodzina 293 Księżyców, Zdominowana Przez Jeden

Saturn ma 293 znane księżyce, z których 63 ma oficjalne nazwy — a lista ciągle rośnie, gdy słabsze, mniejsze satelity są potwierdzane. Ale jeden księżyc przyćmiewa resztę: Tytan, największy, stanowi ponad 90% masy okrążającej Saturna, łącznie z samymi pierścieniami.

Tytan jest największym księżycem Saturna i drugim co do wielkości w Układzie Słonecznym. Jest to jedynym znanym księżycem z gęstą atmosferą — gęstszą niż Ziemska — i jest jedynym znanych obiektem w Układzie Słonecznym poza Ziemią z wyraźnymi dowodami stabilnych ciał płynnych na powierzchni. Przez dziesięciolecia ta ciecz była podejrzewana, ale nie potwierdzona; istnienie płynnych węglowodorów na Tytanie zostało ostatecznie potwierdzone in situ przez orbitatora Cassini, z zespołem misji Cassini ogłaszającym „ostateczny dowód obecności jezior pełnych płynnego metanu na księżycu Saturna Tytanie" w styczniu 2007.

Widok pełnego dysku mozaiki Tytana, mglistego księżyca Saturna
Mgliśta, gęsta atmosfera Tytana, uchwycona przez sondę kosmiczną Cassini. Zdjęcie: NASA/JPL/Space Science Institute, domena publiczna, przez Wikimedia Commons

Mały, Lodowaty Księżyc z Własnym Oceanem

Enceladus, znacznie mniejszy od Tytana, opowiada inną historię wody w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Jest pokryty czystym, świeżo osiadłym śniegiem grubym na setki metrów, czyniąc go jednym z najbardziej odbijających ciał w Układzie Słonecznym — księżyc tak biały, że wygląda prawie sztucznie na tle czerni kosmosu.

Ta odbijająca powłoka okazała się kryć coś. Dowody ciekłej wody na Enceladusie zaczęły się gromadzić w 2005 roku, gdy naukowcy zaobserwowali słupy zawierające parę wodną wystrzelujące z jego powierzchni bieguna południowego, z promieniami przenoszącymi 250 kg pary wodnej co sekundę do 2.189 km/h (1.360 mph) w kosmos — mały księżyc aktywnie wyrzucający ocean do próżni.

Słupy lodu wodnego tryskają z południowych biegunów „pasów tygrysa" księżyca Saturna Enceladusa
Lodowe słupy wychodzące z bieguna południowego Enceladusa. Zdjęcie: NASA/JPL/SSI, domena publiczna, przez Wikimedia Commons

Burza w Kształcie Sześciokąta

Biegun północny Saturna jest gospodarzem jednej z najdziwniejszych cech w Układzie Słonecznym: trwałego, około sześciokątnego wzoru chmur położonego na około 78°N. Boki sześciokąta mają długość około 14.500 km (9.000 mil) — około 2.000 km (1.200 mil) dłuższe niż średnica Ziemi — co oznacza, że jeden bok tej burzy mógłby połknąć całą naszą planetę z miejscem do zapasowego.

Sześcioboczna sześciokątna formacja chmur na biegunie północnym Saturna
Sześciokątny wzór chmur otaczający biegun północny Saturna, uchwycony przez Cassini. Zdjęcie: NASA / Jet Propulsion Lab / University of Arizona, domena publiczna, przez Wikimedia Commons

Nie został odkryty celowo. Polarny sześciokąt Saturna został znaleziony przez Davida Godfreya w 1987 roku, złożony z obrazów przelotu zrobione przez misję Voyager z 1981 roku i był ponownie odwiedzany w pobliskim szczegółach w 2006 roku przez misję Cassini, dziesięciolecia po tym, jak ktoś po raz pierwszy zauważył kształt ukryty w starych danych.

Misja, Która Obserwowała Wszystko

Większość tego, co wiadomo o nowoczesnym Saturnie — wiek pierścieni, jeziora Tytana, słupy Enceladusa, wytrwałość sześciokąta — sięga jedną sondę kosmiczną. Cassini był czwartą sondą kosmiczną, która odwiedziła Saturna i pierwszą, która weszła na jego orbitę, gdzie pozostawała od 2004 do 2017. Została wystrzelona 15 października 1997 i pozostała aktywna w kosmosie przez prawie 20 lat, spędziła prawie 7 lat w tranzycie i 13 lat na orbicie wokół Saturna, zanim jej misja się skończyła.

Źródła