Jednym z ciekawszych zakątków Układu Słonecznego jest Saturn, uważany z najpiękniejszy obiekt wzbudza emocje wśród naukowców szukających kosmicznej harmonii. Czaruje i łudzi. Wydaje się spokojny, ale to istniejąca od 4,5 mld lat kula wodoru i helu, zdeformowana przez ruch wirowy, bez powierzchni i z temperaturą uniemożliwiajacą nam przetrwanie. Jest nieznacznie spłaszczony na biegunach względem równika, tworząc elipsoidę.
Pomimo, iż zalicza się do olbrzymów, jego grawitacja jest 10% słabsza od ziemskiej, co wynika z większej średnicy i jego małej gęstości (mniejszej od wody - jego gęstość nie przekracza 1kg/litr). Jest to druga co do wielkości planeta Układu Słonecznego, 750 razy większa od Ziemi, na której doba wynosi 10,6 godzin ziemskich, a rok 29.5 lat ziemskich i posiada 48 nazwanych księżyców.
Saturn zaczął się kształtować ok. 4,5 mld lat temu. Jego jądro kilkakrotnie większe od Ziemi powstało ze zbitego węglowego pyłu. Rdzeń przyciągnął wodór, hel i inne gazy gromadząc je pod wpływem grawitacji. Wraz z koncentracją gazu wzrosło ciśnienie i prędkość jego wirowania, a jedynie (zgodnie z zachowaniem momentu pędu) wzdłuż jego osi materia opadała swobodnie.
Saturna wyróżniają majestatyczne, lśniące, ogromne pierścienie, o średnicy sięgającej do 280 tyś. km. To 21 ziemskich globów ułożonych w linii prostej obok siebie. Są one jednocześnie niezwykle cienkie - ich najmniejsza grubość to zaledwie 20 metrów co powoduje, że oglądane z boku są niewidoczne. Składają się z miliardów kosmichnych okruchów różnej wielkości, począwszy od drobin wielkości płatka śniegu, aż po wielkość budynku. Wirując wokół Saturna kawałki lodu zderzają się i kruszą na mniejsze i na proch. Okruchy te obiegają planetę w tempie 30-60 tyś.km/godz., przy czym zgodnie z prawem Keplera wewnętrzne pierścienie wirują szybciej niż zewnętrzne.
Istnieją różne poglądy co do pochodzenia i powstawania pierścieni. Jedna z teorii mówi, że mogą być to resztki księżyców, które się nadmiernie do siebie zbliżyły i rozbiły w zderzeniach, a grawitacja Staurna utrzymała je na orbicie tworząc pierścienie. Inna teoria głosi, że wielka, pędząca asteroida uderzyła w któryś księżyc rozbijając go na kawałki, które przechwyciła grawitacja Saturna.
Po raz pierwszy pierścienie zostały zaobserwowane w roku 1610 przez Galileusza, dla którego były dwoma jasnymi punktami po obu stronach planety. Pomimo starań, nie zdołał on jednak wyjaśnić tego zjawiska. Dopiero 45 lat później Christian Huygens zidentyfikował zjawisko jako pierścień, a w zasadzie kilka pierścieni. Do dziś odkryto 7 takich pierścieni. Główne i najlepiej widoczne to pierścienie A, B i C. Wewnątrz pierścienia C jest pierścień D. Sonda Voyager odkryła imponujący pierścień F i zewnętrzne pierścienie E i G.
Wszystkie pierścienie różnią się od siebie. Pierścień A jest prawie przeźroczysty, pierścień B jest gęsty z mnustwem materialnych okruchów, pierścień C jest jeszcze bardziej przejrzysty niż A, a pierścień D jest prawie niewidoczny. Wszystkie pierścienie różnią się między sobą kształtami, kolorami i cieniami. Zawierają milkiardy cząstek poruszających się swoim torem, a widzimy je dzięki promieniom Słonca, które odbijają podobnie jak Księżyc.
Niesamowita musi być noc na Saturnie, gdzie niebo pokryte jest błyszcącymi pierścieniami, jaśniejszymi niż nasz Księżyc w pełni. To dopiero są Białe Noce. Pierścienie błyszczą i skrzą się z powodu brył lodu, których kształty załamują światło. Jednak te lśniące pierścienie nie będą trwać wiecznie. Pytanie nie brzmi czy, lecz kiedy znikną?
Naukowcy różnią się również poglądem co do czasu powstania pierścieni. Część z nich twierdzi, że powstały wraz z tworzeniem się samego Saturna 4,5mld lat temu. Inni uważają, iż mają kilkaset milionów lat, tłumacząc to zjawiskiem erozji pierścieni. Od milionów lat uderzają w nie mikrometeoriody, wybyjając materię z pierścieni, powodując ich zanikanie. Neptun, Uran i Jowisz również mają pierścienie, tyle że znacznie cieńsze i ciemniejsze. A zatem okazałe pierścienie Saturna nie mogły przetrwać przez zbyt długi czas, a co za tym idzie, są dużo młodsze od samego Saturna.
Naukowcy są zdania, iż erozja pierścieni powoduje wytrącanie cząsteczek w kosmos lub opadanie ich na Saturna, co nieubłaganie doprowadzi w przyszłości do zaniku pierścieni. Ta hipoteza daje pierścienio kilkaset milionów lat. Istnieje jednak teoria, zgodnie z którą pierścienie Saturna mogą zostać uratowane przez kolizje np. przybycie zbłąkanej komety, która przelatując przez pierścienie rozpadnie się, odbudowując ich materię.
Prócz pierścieni tajemnicą Saturna jest jego 48 nazwanych księżycy, wśród nich małe, określane jako pasterskie - oddziałują grawitacyjnie i wprowadzają porządek wśród okruchów znajdujących się w pierścieniach. Największe zainteresowanie naukowców zajmujących się zależnościami pomiędzy księżycami i pierścieniami wzbudza skręcony pierścień F, leżący pomiędzy orbitami księżyców Prometeusz i Pandora. Obserwacje tego pierścienia pomagają opisać związki pomiędzy obiektami w otoczeniu Saturna.
Na Saturnie mają miejsce nieustanne gwałtowne zjawiska. O ile ziemską pogodę opisujemy w skali godzin lub dni, to na Saturnie burze trwają wiele tygodni i miesięcy. Wiatr sięga tam 500m/s. Występują wiry, wyrzuty materii i mnóstwo owalntch cyklonów. W równoleżnikowym pasie południowym ciągle powstają wielkie cyklony i giną, łącząc się z innymi - to tzw. rejon huraganów. Ponieważ nocne niebo Saturna jest jasno oświetlone przez pierścienie, nie jesteśmy w stanie dostrzec siły wyładowań - trudno rozrżnić wyładowanie od migoczących chmór. Jednak największym potworem Saturna jest burza szalejąca na jego południowym bieguniw - to churagan o powierzchni AStanów Zjednoczonych, a przecież wielka czerwona plama na Jowiszu jest tylko huraganopodobna (nie ma oka). Nad południowym biegunem Saturna jest oko cyklonu - jedyne poza Ziemią. Huragan ten (mający ponad 8 tyś. km) wykazuje podobne cechy do ziemskiego.
To właśnie dzięki oku cyklonu naukowcy przeniknęli atmosferę Saturna i mogli zaobserwować zjawiska na planecie. Ze Słońca i z wnętrza Saturna dociera do planety niewiele energii, co stanowi zagadkę dla naukowców zajmujących się zjawiskami na Saturnie - m. in. wiatrem. W roku 1979 sonda Voyager sfotografowała nad biegunem północnym idealną figurę geometryczną. W październiku 2006r. sonda Cassini przesłała informację, że obiekt wciąż tam jest. Wokół bieguna niezmiennie jest idealny i trwały sześciokąt, którego wierzchołki sięgają do 78 równoleżnika szer. płn. Przypomina to ziemską komórkę polarną - cyrkulacje powietrza wokół bieguna. Na powierzchni tego zjawiska na Saturnie zmieściłyby się 4 Ziemie. Voyager zarejestrował chmurę obiegającą wir z prędkością 100km/s, co uznawano wtedy za zjawisko chwilowe, lecz ono trwa niezmiennie.
Do powierzchni planety nie da się dotrzeć. Gdyby wysłać tam statek kosmiczny, zbliżając się do Saturna przechodziłby przez gęste chmury, a w miarę opadania ciśnienei by rosło, aż wreszcie pojazd zostałby zmiażdżony w drodze. Badania mogą przeprowadzać jedynie bezzałogowe obiekty w pobliżu planety.
Ciekawsze mogą się okazać 48 księżyce Saturna. Jedynym zbadanym naturalnym satelitą Saturna jest Tytan, który dorównuje rozmiarami Merkuremu, o połowę większy od naszego Księżyca. Jego powierzchnia przypomina Ziemię - ma rzeki i kanały wpływające do jezior, wieją wiatry, występują wydmy, które w rejonie równika sięgają 100m wysokości i ciągną się kilometrami, które są prawdopodobnie stosami zestalonych węglowodorów. Powierzchnia Tytanu przypomina błoto - ani morze, ani ląd. Tytan posiada gęstą atmosferę, co stanowi wyjątek wśród księżyców naszego US. Zawiera ona 10 razy więcej materii niż ziemska, powietrze ma znacznie większe ciśnienie niż na Ziemi. Zmętnienie gazów atmosfery ma ponad 300km grubości, od wewnątrz przypomina smog nad Los Angeles. W jej skład wchodzą azot i metan - gazy występujące w początkach atmosfery ziemskiej. Przypuszcza się, iż atmosfera Tytanu przypomina ziemską sprzed 4 mld lat.
Przeprowadzono eksperyment przy użyciu podstawowych składników atmosfery Tytanu, tj. azoty i metanu, oraz światła, w wyniku czego zaobserwowano powstawanie związków organicznych. To ważne odkrycie dla poszukiwaczy życia poza Ziemią. Jednak czy na Tytanie jest możliwe życie? Temperatura spada tam do -200oC, brak ciekłej wody, skały składają się z lodu i stałego metanu a doliny są wyrzeźbione przez ciekłe węglowodory spływające strumieniami. Jest tam dość paliwa (metan), by zaspokoić potrzeby całej Ziemi na długie lata, lecz sprowadzanie go na Ziemię ze względu na koszty jest po prostu nierentowne.
Jeszcze ciekawszym księżycem jest skalisto-lodowy Enceladus, o średnicy ok. 500km, czyli 8 razy mniejszy niż nasz księżyc. To najmniejsze znane ciało aktywne geologicznie. Zaobserwowano na nim gejzery, tryskające wodą ze zbiorników leżących tuż pod powierzchnią księżyca. Strumienie z gejzerów wznoszą się na setki kilometrów. Wszystkie gejzery (dziesiątki) odkryto na południowej półkuli Enceladusa, rozmieszczone wzdłuż ok. 150km. pęknięć w powierzchni księżyca, nazwane pręgami tygrysa. W rejonie występują 4 pasma wzgórz - rejony o zwiększonej aktywności geologicznej i co najmniej 20 piuropuszy. Południowa półkula jest pokryta kosmicznymi gejzerami. Wnętrze Enceladusa rozgrzewają siły pływowe Saturna. Pękanie i tarcie wewnątrz księżyca wytwarza ciepło, które pozwala stopić lód, utworzyć parę i wyrzucić strumienie wody z gejzerów.
Dodatkowo erupcje na Enceladusie uzasadniają jedną z teorii o powstaniu pierścieni Saturna. Wyrzuty materii z Enceladusa mogą zasilać pierścień E, leżący najdalej od Saturna w tej samej odległości co Enceladus. Naukowcy wnioskują, że pierścień E powstał właśnie z materii wyrzuconej przez Enceladusa. Jeśli jego erupcje zamrą, pierścień E również zniknie.
Enceladus jest najbielszym ciałem US - pokrywa go warstwa śniegu i lodu, który opadł z gejzerów. Obecność lodu skłania naukowców w poszukiwaniu pozaziemskiego życia - w wodzie pod powierzchnią zachodzą reakcje chemiczne, być może rodzi się życie? W składzie gazów wydobywających się z Enceladusa znajdują się węgiel i azot, podstawowe składniki życia, dodać do tego ciepło wydobywające się z wnętrza, a otrzymamy elementy niezbędne do podtrzymania życia, jeśli się pojawi. Oczywiście w tych warunkach mówimy o życiu na poziomie mikrobów.
Kosmiczny władca pierścieni skrywa jeszcze wiele nieopisanych tajemnic.