Plutón

Plutón es el noveno planeta del sistema solar; es el planeta más alejado del Sol que se conoce. Plutón da una vuelta alrededor del Sol en 247,7 años a una distancia media de 5.900 millones de kilómetros. La masa de Plutón es de unas 6,4 x 10-9 masas solares. Esto es casi 7 veces la masa de Caronte y aproximadamente 0,0021 masas de la Tierra, o la quinta parte de nuestra luna. Plutón fue oficialmente etiquetado como noveno planeta del sistema solar por la Unión Astronómica Internacional en 1930 y recibe su nombre del dios romano del mundo subterráneo. Fue el primer y único planeta descubierto por un americano, Clyde W. Tombaugh.
Aunque Plutón fue descubierto en 1930, la limitada información sobre el lejano planeta de la que se disponía demoró la compresión realista de sus características. Hoy en día, Plutón es el único planeta que no ha sido visitado por una nave espacial, aunque se está obteniendo una creciente cantidad de información sobre este peculiar planeta. La singularidad de la órbita de Plutón, su relación rotacional con su satélite, su eje de rotación y las variaciones de luz hacen que el planeta tenga un cierto atractivo.
Plutón está generalmente más lejos del Sol que cualquiera de los otros planetas del sistema solar; sin embargo, debido a la excentricidad de su órbita, está más cerca que Neptuno durante 20 de los 249 años que dura su órbita. Plutón atravesó la órbita de Neptuno el 21 de Enero de 1979, hizo su aproximación más cercana el 5 de Septiembre 1989 y permaneció dentro de la órbita de Neptuno hasta el 14 de Marzo de 1999. Esto no volverá a ocurrir hasta Septiembre de 2226. No existe, sin embargo, ninguna posibilidad de colisión, ya que la órbita de Plutón se inclina en más de 17,2° con respecto al plano de la eclíptica y nunca cruza el recorrido de Neptuno.




Descubrimiento
Plutón fue descubierto a raíz de una búsqueda telescópica iniciada en 1905 por el astrónomo estadounidense Percival Lowell, quien supuso la existencia de un planeta situado más allá de Neptuno como el causante de ligeras perturbaciones en los movimientos de Urano. El camino que condujo a su descubrimiento se atribuye a Percival Lowell quien fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona y patrocinó tres búsquedas separadas del "Planeta X". Lowell realizó numerosos cálculos infructuosos para encontrarlo, creyendo que podría ser detectado por el efecto que tendría sobre la órbita de Neptuno. El Dr. Vesto Slipher, director del observatorio, contrató a Clyde Tombaugh de 24 años (joven asistente de laboratorio nacido en Kansas el 4 de Febrero de 1906) para la tercera búsqueda y Clyde realizó grupos de fotografía del plano del sistema solar (eclíptica) con una separación de uno a dos semanas y buscó algo que se moviese sobre el fondo de estrellas. Este proceso sistemático obtuvo sus frutos el 18 de Febrero de 1930 y confirmó que Plutón se encontraba en una posición cercana a la prevista por Lowell. Sin embargo, la masa del nuevo planeta pareció insuficiente para ser el "Planeta X" que Percival Lowell había esperado encontrar y para explicar las perturbaciones de Urano y Neptuno, y la búsqueda de un posible décimo planeta continúa.
Atmósfera
Se descubrió también que Plutón tiene una atmósfera tenue que contiene un 98% de nitrógeno (N2), metano (CH4) y también están presentes trazas de monóxido de carbono (CO) que ejerce una presión sobre la superficie del planeta aproximadamente 100.000 veces más débil que la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar.
La presencia de metano sólido indica que la temperatura de Plutón es inferior a los 70 grados Kelvin. La temperatura varía enormemente durante el transcurso de su órbita ya que Plutón puede acercarse al Sol hasta las 30 UA y alejarse hasta las 50 UA. Existe una fina atmósfera que se congela y cae sobre la superficie del planeta a medida que este se aleja del Sol.
La densidad media de Plutón varía entre 1,8 y 2,1 gramos por centímetro cúbico, Plutón es, aparentemente, más rocoso que los otros planetas de la parte exterior del sistema solar (se ha llegado a la conclusión que Plutón es entre un 50% y 75% rocas mezcladas con hielo). Esto puede ser el resultado del tipo de combinaciones químicas a baja temperatura y baja presión que tuvieron lugar durante la formación del planeta. Algunos astrónomos han sugerido que Plutón puede ser un antiguo satélite de Neptuno, violentamente lanzado a una órbita diferente durante los primeros días del sistema solar. Caronte sería entonces una acumulación de los materiales más ligeros resultantes de la colisión. Pero, sabiendo que la densidad de Caronte varía entre 1,2 y 1,3 g/cm3, nos indica que contiene pocas rocas. Entonces la diferencia de densidad entre el planeta y su satélite nos dice que Plutón y Caronte se crearon de forma independiente; aunque los datos de Caronte obtenidos a partir de las imágenes del Hubble se están contrastando con los derivados de las observaciones terrestres. Es el día de hoy que no se sabe el origen cierto de Plutón y Caronte.
La NASA planea enviar una nave espacial, el Plutón Express, en 2001 que permitirá a los científicos estudiar el planeta antes de que su atmósfera se congele.
Período de rotación
El período de rotación de Plutón es de 6.387 días, igual que el de su satélite Caronte. Aunque es común que un satélite viaje alrededor de su primario siguiendo una órbita síncrona, Plutón es el único planeta que rota síncronamente con la órbita de su satélite. Debido a este anclaje mareal, Plutón y Caronte siempre presentan la misma cara uno a otro durante su viaje a través del espacio.
Al contrario que la mayoría de los planetas, pero igual que Urano, Plutón rota con los polos casi en su plano orbital. El eje rotacional de Plutón está inclinado 122 grados. Cuando Plutón fue descubierto por primera vez, su relativamente brillante polo sur fue lo primero que se vió desde la Tierra. Plutón parecía apagarse a medida que nuestro punto de vista cambiaba desde la vista polar en 1954 hasta una vista ecuatorial en 1973. El ecuador de Plutón es lo que se puede ver ahora desde la Tierra.
Durante el período entre 1985 y 1990, la Tierra estaba alineada con la órbita de Caronte alrededor de Plutón de tal forma que se podía observar un eclipse cada uno de los días de Plutón. Esto permitió recoger datos significativos que condujeron a la construcción de mapas de albedo que definen la reflectividad de la superficie, así como la primera determinación precisa de los tamaños de Plutón y Caronte, incluyendo todos los números que se pueden calcular a partir de estos.
Los primeros eclipses (eventos mutuos) comenzaron bloquenado la región polar norte. Los eclipses posteriores bloquearon la región ecuatorial y los eclipses finales bloquearon la región polar sur. Mediante una medida cuidadosa en el tiempo del brillo, fue posible determinar algunas características de la superficie. Se comprobó que Plutón tiene un polo sur altamente reflectivo, un casquete polar más tenue en el norte, y zonas brillantes y oscuras en la región ecuatorial. El albedo geométrico de Plutón varía entre 0,49 y 0,66, que es mucho más brillantes que Caronte, cuyo albedo varía entre 0,36 y 0,39.
Los eclipses duraron hasta cuatro horas y mediante una cuidadosa medida de su hora de comienzo y finalización, se pudieron calcular sus diámetros. Los diámetros se pueden medir también directamente hasta el 1 por ciento de error con las imágenes más recientes obtenidas por el telescopio espacial Hubble. Esta imágenes tienen una resolución que permite diferenciar claramente a Plutón y Caronte como dos discos separados. Las mejoras ópticas nos permiten calcular el diámetro de Plutón en unos 2.274 kilómetros y el de Caronte en 1.172 kilómetros, poco más del diámetro de Plutón. La separación media entre ambos es de 19,640 kilómetros, más o menos ocho veces el diámetro de Plutón.
Un sistema de dos planetas
Plutón solamente puede ser visto a través de grandes telescopios, con los que se ha comprobado que es de color amarillento. Durante muchos años se ha sabido muy poco acerca de este planeta, pero en 1978 los astrónomos descubrieron una luna relativamente grande girando alrededor de Plutón a una distancia aproximada de 19.000 kilómetros, y la llamaron Caronte. Las órbitas de Plutón y Caronte han hecho que ópticamente estos cuerpos celestes se superpongan de forma repetida desde 1985 a 1990, lo que ha permitido a los astrónomos determinar sus dimensiones con bastante precisión. Plutón tiene un diámetro de 2.284 kilómetros y Caronte de 1.192 kilómetros, lo que les convierte en un sistema de dos planetas, más incluso que el de la Tierra y la Luna.

Neptuno

Neptuno es el cuarto planeta en cuanto a tamaño y el octavo en cuanto a distancia al Sol. La distancia media de Neptuno al Sol es de 4.500 millones de kilómetros y su diámetro ecuatorial es de aproximadamente 49.400 kilómetros, o sea, cerca de 3,8 veces el de laTierra. Su volumen es aproximadamente 72 veces y su masa 17 veces la de la Tierra o 1,7 veces la del agua. Neptuno completa su órbita alrededor del Sol cada 165 años. Un día de Neptuno tiene 16 horas y 6,7 minutos. El descubrimiento de Neptuno fue uno de los éxitos de la astronomía matemática. En 1846, para explicar las alteraciones en la órbita de Urano, el astrónomo francés Urbain Le Verrier calculó la existencia y la posición de un planeta nuevo. El 23 de Septiembre del mismo año, el astrónomo alemán Johann Gottfried Galle descubrió el planeta a 1° de esa posición. La posición de Neptuno fue calculada, por otra parte, por el matemático británico John Couch Adams, pero los observadores británicos no actuaron con suficiente celeridad para anunciar el descubrimiento del planeta.

Composición y superficie
Casi nunca es visible a simple vista, aunque se puede observar con un pequeño telescopio, apareciendo como un pequeño disco azul verdoso sin marcas definidas en su superficie. La temperatura de la superficie de Neptuno es de unos -218 ° C, parecida a la de Urano, que está a más de 1.500 kilómetros más cerca del sol, por lo tanto, los científicos suponen que Neptuno debe tener alguna fuente interna de calor. La atmósfera se compone fundamentalmente de hidrógeno y helio, pero la presencia de más del 3% de metano da al planeta su sorprendente color azul.
Los dos tercios interiores de Neptuno están compuestos por una mezcla de roca fundida, agua, amoniaco y metano líquidos. El tercio exterior es una mezcla de gases calientes compuestos por hidrógeno, helio, agua y metano.
Neptuno es un planeta dinámico con varias manchas grandes y oscuras que recuerdan las tormentas huracanadas de Júpiter. La mayor de las manchas, conocida como la Gran Mancha Oscura, tiene un tamaño similar al de la Tierra y es parecida a la Gran Mancha Roja de Júpiter. La nave Voyager reveló una pequeña nube, de forma irregular, moviéndose hacia el este que recorre Neptuno en unas 16 horas. Este scooter o patinete, así ha sido apodada, podría ser un penacho volcánico que asoma por encima de la capa de nubes.
Se han observado en la atmósfera alta de Neptuno, brillantes nubes alargadas, similares a los cirros de la Tierra. A bajas latitudes norte, la nave Voyager capturó imágenes de bancos de nubes que proyectaban su sombra sobre las capas de nubes inferiores.
Los vientos más fuertes medidos en cualquiera de los planetas del sistema solar son los de Neptuno. La mayor parte de estos vientos soplan en dirección oeste, en sentido contrario a la rotación del planeta. Cerca de la Gran Mancha Oscura, los vientos soplan casi a 2.000 kilómetros por hora.
Campo Magnético
El campo magnético de Neptuno, como el de Urano, está bastante inclinado, más de 50 grados respecto al eje de rotación y desplazado al menos 0,55 radios (unos 13.500 kilómetros) del centro físico. Comparando los campos magnéticos de los planetas, los investigadores piensan que la extrema orientación podría ser característico de los flujos en el interior del planeta y no el resultado de la inclinación del propio planeta o de cualquier posible inversión de los campos en ambos planetas.
Los anillos de Neptuno
Neptuno posee un conjunto de cinco anillos estrechos y muy tenues. Los anillos están compuestos por partículas de polvo, que podrían originarse en los choques de pequeños meteoritos con las lunas de Neptuno. Desde los telescopios situados en la superficie terrestre los anillos aparecen como arcos pero desde el Voyager 2 los arcos se convierten en manchas brillantes o racimos de manchas en el sistema de anillos. La causa exacta de estos brillantes racimos es desconocida.
Las lunas de Neptuno
Se conocen ocho satélites que giran alrededor de Neptuno, dos de los cuales se pueden observar desde la Tierra. El mayor y más brillante es Tritón, descubierto en 1846, año en el que se observó Neptuno por vez primera. Tritón, con un diámetro de 2.705 kilómetros es poco menor que la luna terrestre. Su órbita tiene un movimiento retrógado, esto es, opuesto a su dirección primaria de rotación, a diferencia de cualquier otro satélite importante del sistema solar. A pesar de su temperatura extremadamente fría, Tritón tiene una atmósfera de nitrógeno con algo de metano y una cierta neblina. También muestra una activa superficie de géiseres que arrojan una materia subterránea desconocida. Nereo, el segundo satélite, (descubierto en 1949), tiene un diámetro sólo de unos 320 kilómetros. La sonda planetaria Voyager 2 descubrió otros seis satélites en 1989.

Urano
Urano es el séptimo planeta desde el Sol y es el tercero más grande del Sistema Solar. En comparación con la Tierra, Urano tiene una masa 14,5 veces mayor, un volumen 67 veces mayor y una gravedad 1,17 veces mayor. No obstante, el campo magnético de Urano sólo es una décima parte más fuerte que el de la Tierra. La densidad de Urano es aproximadamente 1,2 veces la del agua. Fue descubierto accidentalmente en 1781 por el astrónomo británico William Herschel y originariamente se le llamó Georgium Sidus (Estrella de Jorge) en honor a su mecenas real, Jorge III. Más tarde, durante un tiempo se le llamó Herschel en honor a su descubridor. El nombre Urano, que propuso por vez primera el astrónomo alemán Johann Elert Bode, se comenzó a utilizar a finales del siglo XIX.

Tiene un diámetro ecuatorial de 51.800 kilómetros y su distancia media al Sol es de 2.870 millones de kilómetros. Completa su órbita alrededor del Sol cada 84,01 años terrestres, pero gira fuera de la órbita de Saturno y dentro de la órbita de Neptuno. Está a una distancia media del Sol de 2.870 millones de kilómetros. El día de Urano dura 17 horas y 14 minutos. Urano tiene al menos 15 lunas. Las dos más grandes, Titania y Oberón, fueron descubiertas por William Herschel en 1787.
La atmósfera de Urano está compuesta fundamentalmente de hidrógeno y helio, con algo de metano y pequeñas cantidades de acetileno y otros hidrocarbonos. El metano situado en la parte alta de la atmósfera absorbe la luz roja, dando a Urano su color verde-azul. La atmósfera está organizada en nubes que circulan a latitudes constantes, de forma parecida a como lo hacen las bandas latitudinales más intensas de Júpiter y Saturno. Los vientos en latitudes medias de Urano soplan en la dirección de la rotación del planeta. Estos vientos alcanzan velocidades de 40 a 160 metros por segundo. Experimentos científicos por radio han encontrado vientos en el ecuador que soplaban a unos 100 metros por segundo en dirección opuesta.
Urano se distingue por el hecho de estar inclinado hacia un lado. Esta inusual posición puede ser el resultado de una colisión con un cuerpo planetario durante la historia temprana del Sistema Solar. La nave Voyager 2 comprobó que una de las consecuencias más sorprendentes de esta posición ladeada es su efecto sobre la cola del campo magnético, que está a su vez inclinado 60 grados respecto al eje de rotación del planeta. Se ha comprobado que la cola magnética ha adoptado la forma de un sacacorchos detrás del planeta debido a su rotación. La fuente del campo magnético es desconocida; el supuesto océano de agua y amoníaco que bajo una inmensa presión y eléctricamente conductor debía estar entre el núcleo y la atmósfera parece que no existe. Los campos magnéticos de la Tierra y otros planetas se piensa que son el resultado de las corrientes eléctricas producidas por sus núcleos fundidos.






Los anillos de Urano

En 1977, mientras se observaba la ocultación de una estrella detrás del planeta, el astrónomo estadounidense James L. Elliot descubrió la presencia de cinco anillos que rodeaban a Urano en el plano de su ecuador. Los llamó Alpha, Beta, Gamma, Delta y Epsilon (empezando por el anillo más interno). Forman un cinturón de 9.400 kilómetros de ancho, extendiéndose hasta una distancia de 51.300 kilómetros del centro del planeta. En enero de 1986, durante el viaje exploratorio del Voyager 2 se descubrieron cuatro anillos más. Durante las visitas de las naves Voyager, estos anillos fueron fotografiados y medidos. Los anillos de Urano son claramente diferentes de los de Júpiter y Saturno. El más exterior de los anillos, epsilon, está compuesto por rocas de hielo de varios metros de envergadura. También parece exitir una tenue distribución de polvo a lo largo del sistema de anillos.
Podrían existir también un gran número de anillos estrechos, o posiblemente incompletos o arcos de anillo, con anchos que no lleguen a los 50 metros. Las partículas indiviuales de los anillos presentan una baja reflectividad. Al menos uno de los anillos, el epsilon, tiene un color gris. Las lunas Cordelia y Ofelia actúan como satélites acompañantes del anillo epsilon.

Las lunas de Urano

Urano tiene 15 satélites (5 descubiertos por medio del telescopio y 10, por el Voyager 2); todos giran alrededor de su ecuador y se mueven en el mismo sentido en el que gira el planeta. Las dos lunas mayores, Oberon y Titania, las descubrió Herschel en 1787. Las dos siguientes, Umbriel y Ariel, fueron descubiertas por el astrónomo británico William Lassell en 1851. Miranda, el satélite más interior conocido antes del Voyager, fue descubierto en 1948 por el astrónomo estadounidense Gerard Pieter Kuiper.
Un equipo de científicos, que trabajaba con el telescopio Hale en el Observatorio Monte Palomar, anunció el descubrimiento de dos nuevas lunas de Urano en noviembre de 1997. Hasta que la Unión Astronómica Internacional no certifique el hallazgo, los satélites no recibirán el nombre definitivo. Se trata de las dos lunas más distantes del planeta, con diámetros relativamente pequeños.

Saturno:

Saturno es el sexto planeta desde el Sol y el segundo más grande del sistema solar con un diámetro ecuatorial de 119.300 kilómetros. Está claramente achatado en los polos, como resultado de la rápida rotación del planeta alrededor de su eje. Su día dura 10 horas, 39 minutos y tarda 29,5 años terrestres en completar su órbita alrededor del Sol. La peculiaridad más conocida de Saturno es la de estar rodeado de un sistema de anillos, descubierto en 1610 por Galileo utilizando uno de los primeros telescopios. Galileo no comprendió que los anillos estuvieran separados del cuerpo central del planeta, así que los describió como "asas". Fue el astrónomo holandés Christiaan Huygens el primero en describirlos correctamente. En 1655, para no perder su derecho de prioridad mientras verificaba sus propuestas, Huygens escribió un anagrama que, cuando se ordenaba, formaba una sentencia latina cuya traducción dice así: "Está circundado por un delgado anillo achatado, inclinado hacia la eclíptica y sin tocar en ningún punto al planeta". Los anillos, que se nombraron por el orden en que se descubrieron, se conocen como los anillos D, C, B, A, F, G y E. Hoy se sabe que contienen más de 100.000 pequeños anillos, todos ellos girando en torno al planeta.
El viento sopla a grandes velocidades en Saturno. Cerca del ecuador, alcanza velocidades de 500 metros por segundo. El viento sopla principalmente hacia el este. Los vientos más fuertes se encuentran cerca del ecuador y su velocidad disminuye uniformemente a medida que nos alejamos de él. A latitudes por encima de los 35 grados, los vientos alternan su dirección de este a oeste según aumenta la latitud.
Exploración

El color amarillo del nuboso Saturno está marcado por anchas bandas atmosféricas similares, pero más tenues, que las encontradas en Júpiter. Desde la Tierra, se puede apreciar su color, debido a que es uno de los más brillantes en el cielo nocturno. Observado a través de un telescopio, los anillos A y B se ven fácilmente, mientras que los D y E sólo se ven en condiciones atmosféricas óptimas. Telescopios de gran sensibilidad situados en la Tierra han detectado nueve satélites, y en la niebla de la envoltura gaseosa de Saturno se distinguen pálidos cinturones y estructuras de bandas paralelas al ecuador.
Tres naves espaciales estadounidenses han incrementado enormemente el conocimiento del sistema de Saturno. La sonda Pioneer 11 fue lanzada en septiembre de 1979, seguida por el Voyager 1 en noviembre de 1980 y el Voyager 2 en agosto de 1981. Estas naves espaciales llevaban cámaras e instrumentos para analizar las intensidades y polarizaciones de la radiación en las regiones visible, ultravioleta, infrarroja y de radio del espectro electromagnético. Estas naves también estaban equipadas con instrumentos para el estudio de los campos magnéticos y para la detección de partículas cargadas y granos de polvo interplanetario.
En octubre de 1997 fue lanzada la nave Cassini, que deberá entrar en órbita de Saturno en el año 2004. Se trata del último proyecto de gran presupuesto de la NASA, en colaboración con la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. La Cassini recogerá datos sobre Saturno y sus satélites durante cuatro años. Algunos meses después de alcanzar la órbita del planeta, la nave dejará caer una sonda (Huygens) sobre la superficie de Titán, la mayor y más interesante de sus lunas.




Interior
Saturno es el único planeta cuya densidad es inferior a la del agua (aproximadamente un 30% menos). Si fuese posible encontrar un océano lo suficentemente grande, Saturno flotaría en él. Además, su densidad media es una octava parte de la de la Tierra, debido a que el planeta está compuesto fundamentalmente de hidrógeno. El enorme peso de la atmósfera de Saturno hace que la presión atmosférica aumente con rapidez hacia el interior, donde el hidrógeno se hace líquido. Hacia el centro del planeta el hidrógeno líquido se condensa en hidrógeno metálico, que es un conductor eléctrico. Las corrientes eléctricas presentes en este hidrógeno metálico son las responsables del campo magnético del planeta. En el centro de Saturno se han consolidado, probablemente, elementos pesados formando un pequeño núcleo rocoso a una temperatura cercana a los 15.000 ° C. TantoJúpiter como Saturno siguen asentándose por la gravitación, siguiendo su original acreción de la nebulosa de gas y polvo de la que se formó el sistema solar hace más de 4.000 millones de años. Esta contracción genera calor, haciendo que Saturno lo irradie en el espacio en una proporción tres veces mayor que la que recibe del Sol.
Atmósfera
La atmósfera está básicamente compuesta por hidrógeno (88% en masa) y el helio (11%); el resto comprende trazas de metano, amoníaco, cristales de amoníaco y otros gases, como etano, acetileno y fosfina. Las imágenes del Voyager mostraron remolinos y corrientes turbulentas de nubes que tenían lugar a gran profundidad en una niebla mucho más densa que la de Júpiter debido a la menor temperatura de Saturno. Las temperaturas de la parte superior de la nube de Saturno están cercanas a -176 ° C, unos 27 ° C más bajas que las de Júpiter en los mismos puntos.
En 1988, a partir del estudio de las fotografías del Voyager, los científicos determinaron un elemento atmosférico extraño alrededor del polo norte de Saturno. Lo que podría ser una configuración de onda estacionaria, reproducida seis veces alrededor del planeta, hace que parezca que las bandas de nubes, a cierta distancia del polo, forman un hexágono enorme y permanente.


Sistema de anillos
El sistema de anillos de Saturno hace de él uno de los objetos más bonitos del sistema solar. Los anillos visibles se extienden hasta una distancia de 136.200 kilómetros del centro de Saturno, pero en muchas regiones pueden tener sólo 5 metros de grosor. Un instrumento a bordo del Voyager 2 registró más de 100.000 anillos pequeños. Los anillos están descompuestos en un número de partes diferentes: los anillos brillantes A y B y un anillo C más ténue. El sistema de anillos tiene varias aberturas. La principal de estas aberturas es la División Cassini, que separa los anillos A y B. Giovanni Cassini descubrió esta división en 1675. La División Encke, que separa al anillo A, recibe su nombre de Johann Encke, quien la descubrió en 1837. Los anchos anillos B y C parece que constan de cientos de pequeños anillos, algunos ligeramente elípticos, que muestran variaciones de densidad ondulante. La interacción gravitacional entre anillos y satélites, que produce estas ondas de densidad, sigue sin comprenderse del todo. El anillo B aparece brillante cuando se ve desde el lado iluminado por el Sol, pero oscuro desde el otro lado porque es lo bastante denso como para bloquear la mayor parte de la luz del Sol. Las naves Voyager también detectaron unas trazas radiales en forma de rayos en el ancho anillo B. Se cree que estas trazas están compuestas por finas partículas del tamaño del polvo. Se observó como los rayos se formaban y desaparecían entre las diferentes tomas realizadas por las naves. Aunque la carga electrostática podría crear rayos mediante la levitación de partículas de polvo por encima del anillo, la causa exacta de la formación de estos rayos no se conoce muy bien. Las sondas espaciales han demostrado que los anillos principales están realmente constituidos por un gran número de anillos más estrechos. El origen de los anillos es dudoso. Se cree que los anillos podrían haberse formado a partir de las grandes lunas que sufrieron fuertes impactos de cometas y meteoroides. La composición de los anillos no se conoce con seguridad, lo que si se sabe es que contienen una cantidad significativa de agua. Podrían estar compuestos por icebergs o bolas de nieve cuyo tamaño varía entre pocos centímetros y varios metros, agregados de roca y gases helados en tamaños que pueden variar desde menos de 0,0005 centímetros de diámetro hasta 10 metros (desde el tamaño de una partícula de polvo hasta el de una gran piedra). La mayor parte de la elaborada estructura de algunos de los anillos es debida a los efectos gravitacionales de los satélites cercanos. Este fenómeno está demostrado por las relaciones entre el anillo F y dos pequeñas lunas que acompañan al material del anillo.




Las Lunas de Saturno
Saturno tiene oficialmente 18 satélites reconocidos y nombrados, el mayor número de satélites en el sistema solar. Además, existen otros satélites sin confirmar. Uno cercano a la órbita de Dione, otro está situado entre Dione y Rea. Estos satélites sin confirmar fueron encontrados en las fotografías realizadas por el Voyager, pero no pudieron confirmarse con otro avistamiento. En 1995, el Telescopio Espacial Hubble tomó imágenes de cuatro objetos que podrían ser nuevas Lunas.
Sus diámetros van de 20 a 5.150 km. Constan, fundamentalmente, de las sustancias heladas más ligeras que predominaron en las partes externas de la nebulosa de gas y polvo de la que se formó el sistema solar. Los cinco mayores satélites interiores (Mimas, Encélado, Tetis, Dione y Rea) son más o menos de forma esférica y compuestos en su mayor parte de hielo de agua. El material rocoso puede constituir hasta un 40% de la masa de Dione. Las superficies de los cinco presentan cráteres producidos por impactos de meteoritos. Encélado tiene una superficie más lisa que los otros y la zona que presenta menos cráteres en su superficie tiene algunos cientos de millones de años. Los astrónomos suponen que Encélado suministra partículas al anillo E, el cual está muy cerca de la órbita del satélite. Mimas, con una superficie nada lisa, muestra un cráter cuyo diámetro es igual a la tercera parte del diámetro del propio satélite. Tetis tiene también un gran cráter y un valle de 100 km de ancho que se extiende más de 2.000 km a través de su superficie. Tanto Dione como Rea tienen pequeñas bandas brillantes en sus superficies ya muy reflectivas. Algunos científicos suponen que fueron causadas por hielos expulsados de cráteres por impactos meteóricos, o por hielo puro procedente del interior.
Se han descubierto diversos satélites pequeños fuera del anillo A y cerca de los anillos F y G. Así mismo, se han descubierto cuatro satélites de Tetis, llamados Troyanos, y uno de Dione. El término Troyano se aplica a cuerpos como los satélites o asteroides que se producen en regiones de estabilidad que preceden o siguen a un cuerpo en su órbita alrededor de un planeta o del Sol.
Los satélites externos Hyperion e Iapeto también constan, fundamentalmente, de hielo de agua. Iapeto tiene una región muy oscura que contrasta con la mayor parte de su superficie, que es brillante. Esta región oscura y la rotación del satélite son la causa de las variaciones de brillo que observó Cassini en 1671. Phoebe, el satélite más alejado, se mueve en una órbita retrógrada muy inclinada hacia el ecuador de Saturno; es muy probable que se trate de un cometa capturado por el campo gravitatorio del planeta.
Entre los satélites interiores y exteriores orbita Titán, la luna mayor de Saturno. Su diámetro es de unos 5.150 km, mayor, incluso, que el del planeta Mercurio. Sin embargo, el diámetro de Titán no es bien conocido porque tiene una densa niebla anaranjada que oculta su superficie. La atmósfera de Titán tiene un espesor de unos 300 km, y está compuesta de nitrógeno con trazas de metano, etano, acetileno, etileno, cianuro de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. La temperatura en la superficie es de -182 ° C, y el metano o etano pueden estar presentes en forma de lluvia, nieve, hielo o vapor. El interior de Titán consta, probablemente, de rocas y hielo de agua en las mismas cantidades. No se han detectado campos magnéticos. El hemisferio sur es algo más brillante, y el único detalle visible es un anillo oscuro en la región del polo norte.
Se pueden hacer pocas generalizaciones sobre los satélites de Saturno. Sólo Titán tiene una atmósfera apreciable. La mayoría de los satélites tienen una rotación síncrona. Las excepciones son Hiperión, que tiene una órbita caótica, y Febe. Saturno tiene un sistema regular de satélites. Es decir, los satélites tiene órbitas casi circulares y están situados en el plano ecuatorial. Las dos excepciones son Japeto y Febe. Todos los satélites tienen una densidad menor a 2 gm/cm3. Esto indica que están compuestos por un 30% o 40% de roca y un 60% o 70% de hielos de diversos materiales. La mayor parte de los satélites reflejan de un 60 a un 90% de la luz que incide sobre ellos. Los cuatro satélites más externos reflejan menos que esto y Febe refleja sólo el 2% de la luz que llega hasta él.

Júpiter:
Júpiter es el quinto planeta desde el Sol, y el mayor del sistema solar. Recibió el nombre del rey de los dioses de la mitología romana. Júpiter es 1.400 veces más voluminoso que la Tierra (si estuviera vacio cabrían en su interior más de mil Tierras), pero su masa es sólo 318 veces la de nuestro planeta. La densidad media de Júpiter es como una cuarta parte de la densidad de la Tierra, lo que indica que este planeta gigante debe estar compuesto de gases más que de metales y rocas como la Tierra y otros planetas.

Da una vuelta alrededor del Sol cada 11,9 años a una distancia orbital media de 778 millones de kilómetros. Tiene un diámetro ecuatorial de 142.800 kilómetros y tarda 9,9 horas en dar una vuelta alrededor de su eje . Esta rápida rotación produce un engrosamiento ecuatorial que se aprecia cuando se mira el planeta a través de un telescopio. La rotación no es uniforme.
La atmósfera es muy profunda, comprendiendo quizá al propio planeta, y es de alguna manera como el Sol. Está compuesta principalmente por hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de metano, amoníaco, vapor de agua y otros compuestos. A grandes profundidades dentro de Júpiter, la presión es tan grande que los átomos de hidrógeno se rompen liberando sus electrones de tal forma que los átomos resultantes están compuestos únicamente por protones. Esto da lugar a un nuevo estado del hidrógeno que se denomina hidrógeno metálico y cuya característica principal es que tiene la propiedades físicas de un metal líquido conductor eléctrico.
La dinámica del sistema climático de Júpiter se refleja en unas franjas latitudinales de colores, nubes atmosféricas y tormentas. Los patrones de nubes cambian en horas o días. Estas franjas se aprecian más debido a los colores pastel de las nubes. Estos colores se ven también en la llamada Gran Mancha Roja que es una compleja tormenta de forma oval y con variaciones de color desde rojo ladrillo hasta rosa, que se mueve en sentido antihorario. En su contorno exterior, el material tarda en girar entre cuatro y seis días; cerca del centro, los movimientos son menores e incluso lo hacen en direcciones aleatorias. Muchas otras pequeñas tormentas y remolinos aparecen a lo largo de las bandas nubosas.

Las emisiones de Auroras, similares a las auroras boreales de la Tierra, fueron observadas en las regiones polares de Júpiter. Las emisiones de auroras parecen estar relacionadas con material procedente de Io que cae en espirales sobre la atmósfera de Júpiter a lo largo de las líneas del campo magnético. Se han observado también relámpagos de luz sobre las nubes, similares a los super relámpagos en las zonas altas de la atmósfera terrestre.

 

Composición, estructura y campo magnético

El conocimiento científico de Júpiter se enriqueció mucho en 1979 a partir de los satisfactorios lanzamientos realizados por la NASA de las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2. Las observaciones espectroscópicas realizadas desde la Tierra habían demostrado que la mayor parte de la atmósfera de Júpiter estaba compuesta de hidrógeno molecular, H2. Los estudios de infrarrojos de la sonda espacial Voyager indicaron que el 87% de la atmósfera de Júpiter estaba compuesta de H2, y que el helio, He, formaba la mayor parte del 13% restante. Por la baja densidad observada se deduce que el interior de Júpiter ha de tener, esencialmente, la misma composición que la atmósfera. Por lo tanto, en apariencia, este inmenso mundo está compuesto de los dos elementos más ligeros y más abundantes del Universo, una composición similar a la del Sol y a la de otras estrellas. En consecuencia, Júpiter puede corresponder a una condensación directa de una parte de la nebulosa solar primordial, la gran nube de gas y polvo interestelar a partir de la que se formó todo el sistema solar hace unos 4.600 millones de años.

Los científicos también recogieron una gran cantidad de información sobre Júpiter cuando los fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9 se estrellaron contra el planeta en julio de 1994. Las colisiones agitaron la atmósfera de Júpiter, calentando los gases interiores hasta la incandescencia y sacándolos a la superficie. Los astrónomos capturaron imágenes detalladas de estos gases desde telescopios situados en la Tierra y en el espacio. Utilizaron espectroscopios para el análisis de los gases con el fin de verificar y ampliar sus conocimientos sobre la composición de la atmósfera del planeta.

Júpiter emite más o menos el doble de energía que la que recibe del Sol. La fuente de esta energía es aparentemente una lenta contracción gravitacional de todo el planeta. Júpiter tendría que ser 100 veces mayor para que su masa pudiera iniciar reacciones nucleares como las del Sol y las estrellas.
La atmósfera turbulenta y con muchos tipos de nubes de Júpiter es, por tanto, fría. Con gran abundancia de hidrógeno, predominan las moléculas que contienen este elemento, como el metano, el amoníaco y el agua. Las fluctuaciones periódicas de temperatura en la atmósfera superior de Júpiter revelan una pauta en el cambio de los vientos como la de la región ecuatorial de la estratosfera terrestre. Las fotografías con cambios secuenciales de las nubes jovianas sugieren el nacimiento y deterioro de gigantescos sistemas tormentosos ciclónicos. Los datos obtenidos por la sonda espacial Galileo han contribuido a un mayor conocimiento del planeta.






El amoníaco se congela a las bajas temperaturas de la atmósfera superior (-125 ° C) formando las nubes blancas de cirros que se ven en muchas fotografías del planeta transmitidas por la sonda espacial Voyager. El hidrosulfuro de amonio se puede condensar a niveles más bajos. Las nubes de esta sustancia, coloreadas por otros compuestos, pueden contribuir a la capa de nubes oscuras que se extiende por el planeta. La temperatura en la parte superior de estas nubes es de -50 ° C y la presión atmosférica es alrededor del doble de la presión atmosférica de la Tierra a nivel del mar. A través de agujeros en esta capa de nubes se escapa la radiación de una región en donde se alcanzan temperaturas de 17 ° C. Mediante radiotelescopios sensibles a la radiación que penetra a través de las nubes se ha detectado que la temperatura aumenta al descender hacia las capas más profundas.
Aunque sólo se puede ver directamente la parte más externa de Júpiter, los cálculos muestran que la temperatura y la presión aumentan hacia el interior del planeta. La presión alcanza valores en los que el hidrógeno se licúa y después adopta un estado metálico altamente transmisor. En el centro puede existir un núcleo de material parecido al de la Tierra.
En la profundidad de estas capas se genera el campo magnético joviano. En la superficie de Júpiter este campo es 14 veces más fuerte que el de la Tierra. Su polaridad es opuesta a la de la Tierra, de forma que una brújula terrestre que se trasladara a Júpiter apuntaría al Sur. El campo magnético es el responsable de que enormes cinturones de radiación de partículas cargadas retenidas rodeen el planeta a una distancia de 10 millones de kilómetros.








Satélites de Júpiter

Hasta el momento se han descubierto dieciséis satélites de Júpiter. En 1610, Galileo descubrió los cuatro mayores. Fueron recibiendo los nombres de los amantes mitológicos de Júpiter (o Zeus en el panteón griego): Ío, Europa, Ganimedes y Calisto. Esta tradición se ha seguido para denominar los demás satélites o lunas. Observaciones más recientes han demostrado que las densidades medias de las lunas mayores siguen la tendencia aparente del propio sistema solar. Ío y Europa, cercanos a Júpiter, son densos y rocosos como los planetas interiores. Ganimedes y Calisto, que se encuentran a más distancia, están compuestos principalmente de hielo de agua y tienen densidades más bajas. Durante la formación de satélites y planetas, su proximidad al cuerpo central (el Sol o Júpiter) evita, claramente, que se condensen las sustancias más volátiles.

Calisto es casi tan grande como Mercurio, y Ganimedes es mayor que éste. Si describieran sus órbitas alrededor del Sol serían considerados planetas. Las cortezas heladas de estos dos cuerpos están marcadas por numerosos cráteres, las marcas de un antiguo bombardeo, probablemente del núcleo de un cometa, similar al bombardeo de asteroides que dejó señales en la Luna de la Tierra. Por el contrario, la superficie de Europa es muy lisa. Está cubierta por una capa de hielo (que puede que cubra una zona global de agua) que emergió del interior del satélite después del bombardeo meteorítico primordial. Una intrincada red de estrías poco profundas cubre la superficie de hielo.

Un equipo de astrónomos de la Universidad John Hopkins (EEUU) descubrió recientemente que Ganimedes tiene una atmósfera de oxígeno muy tenue, con una presión comparable a la de la atmósfera terrestre a una altura de unos 400 metros. Antes de este descubrimiento, estos mismos científicos habían detectado también un tenue velo de oxígeno alrededor de Europa.
El satélite más notable es, sin duda, Ío. Su superficie presenta grandes contrastes: del amarillento al castaño oscuro y áreas blancas con manchas negras. Ío es sacudido por un vulcanismo impulsado por la dispersión de la energía del interior del satélite. Diez volcanes estaban en erupción durante los vuelos espaciales del Voyager en 1979 y, desde entonces, se han detectado otras erupciones. Los orificios emiten dióxido de azufre (SO2), y éste se condensa en la superficie formando una atmósfera local y transitoria. Las regiones blancas son SO2 sólido; las otras marcas están producidas, presumiblemente, por otros compuestos de azufre.
Las restantes lunas son mucho más pequeñas y se han estudiado menos que los cuatro satélites descubiertos por Galileo. Los ocho satélites externos están en dos grupos de cuatro y pueden representar cuerpos apresados.

Los Anillos de Júpiter

Ya cerca del planeta, la nave espacial Voyager 1 descubrió en 1979 un sistema de anillos muy tenue que es invisible desde la Tierra. El material de estos anillos tiene que estar en continua renovación porque se le observa moviéndose en dirección al planeta.
Al contrario que los anillos de Saturno, que presentaban un patrón complejo e intrincado, Júpiter posee un único sistema sencillo de anillos compuesto por un halo interno, un anillo principal y un anillo Gossamer. Para la nave espacial Voyager, el anillo Gossamer parecía un sólo anillo, pero las imágenes captadas por Galileo nos muestran un descubrimiento inesperado, en realidad se trata de dos anillos. Uno está encerrado dentro del otro. Los anillos son muy tenues y están compuestos por partículas de polvo lanzadas al espacio cuando los meteoroides interplanetarios chocan con las cuatro lunas interiores de Júpiter: Metis, Adrastea, Tebe y Amaltea. Muchas de las partículas tienen un tamaño microscópico.
El halo interior tiene forma toroidal y se extiende radialmente desde unos 92.000 kilómetros hasta los 122.500 kilómetros desde el centro de Júpiter. Está formado por partículas de polvo procedentes del borde interior del anillo principal que "florecieron" hacia afuera a medida que caían hacia el planeta. El anillo principal y más brillante se extiende desde el borde del halo hasta los 128,940 kilómetros justo dentro de la órbita de Adrastea. Cerca de la órbita de Metis, el brillo del anillo principal disminuye.
Los dos tenues anillos Gossamer tiene una naturaleza bastante uniforme. El anillo Amaltea Gossamer más interno se extiende desde la órbita de Adrastea hasta la órbita de Amaltea a 181.000 kilómetros del centro de Júpiter. El anillo Tebe Gossamer más tenue se extiende desde la órbita de Amaltea hasta la órbita de Tebe a 221.000 kilómetros .
Los anillos y lunas de Júpiter se mueven en el interior de un intenso cinturón de radiación compuesto por electrones e iones que han sido atrapados por el campo magnético del planeta. Estas partículas y campos comprenden la magnetosfera joviana o entorno magnético, que se extiende desde los 3 a 7 millones de kilómetros hacia el Sol, y se estrecha en forma de manga hasta alcanzar la órbita de Saturno (a una distancia de 750 millones de kilómetros).

Marte

Marte es el cuarto planeta desde el Sol y el séptimo en cuanto a masa. Suele recibir el nombre de Planeta Rojo. Las rocas, suelo y cielo tienen una tonalidad rojiza o rosacea. Este característico color rojo fue observado por los astrónomos a lo largo de la historia. Los romanos le dieron nombre en honor de su dios de la guerra. Otras civilizaciones tienen nombres similares. Los antiguos Egípcios lo llamaron Her Descher que significa el rojo. Marte tiene dos pequeños satélites con cráteres, Fobos y Deimos, que algunos astrónomos consideran que son asteroides capturados por el planeta muy al comienzo de su historia. Fobos mide unos 21 km de diámetro y Deimos, sólo unos 12 kilómetros.
Antes de la exploración espacial, Marte era considerado como el mejor candidato para albergar vida extraterrestre. Los astrónomos creyeron ver líneas rectas que atravesaban su superficie. Esto condujo a la creencia popular de que algún tipo de inteligencia habia construido canales de irrigación. En 1938, cuando Orson Welles emitió una novela radiofónica basada en el clásico de Ciencia Ficción La Guerra de los Mundos de H.G. Wells, se produjeron escenas de pánico debido a que un mucha gente creyó realmente que la Tierra era invadida por marcianos.
Otra razón que condujo a los investigadores a esperar la presencia de vida en Marte eran los cambios estacionales de color en la superficie del planeta. Este fenómeno llevó a especular sobre la posibilidad de que las condiciones de la superficie produjeran un florecimiento de la vegetación durante los meses cálidos y un estado de latencia durante los períodos más fríos.
El conocimiento más detallado de Marte se debe a seis misiones llevadas a cabo por naves espaciales estadounidenses entre 1964 y 1976. En Julio de 1965, la nave Mariner 4, transmitió 22 imágenes cercanas de Marte. Todo lo que se podía ver era una superficie con muchos cráteres y canales de origen natural pero ninguna evidencia de canales artificiales o agua circulante. El primer satélite artificial de Marte (el Mariner 9, lanzado en 1971) estudió el planeta durante casi un año, proporcionando a los científicos su primera visión global del planeta y las primeras imágenes detalladas de sus dos lunas. En 1976, dos sondas Viking se posaron con éxito en la superficie y llevaron a cabo las primeras investigaciones directas de la atmósfera y de la superficie. La segunda sonda Viking dejó de funcionar en abril de 1980; la primera sonda operó hasta noviembre de 1982. La misión Viking también incluía dos satélites que estudiaron el planeta durante casi dos años marcianos. Los tres experimentos biológicos realizados por las sondas descubrieron una actividad química inesperada y enigmática en el suelo Marciano, pero no suministraron ninguna evidencia clara sobre la presencia de microorganismos vivos en el suelo cercano a las sondas. De acuerdo con los biólogos de la misión, Marte es auto-esterilizante. Creen que la combinación de radiación ultravioleta solar que satura la superficie, la extrema sequedad del suelo y la naturaleza oxidante de la química del suelo impiden la formación de organismos vivos en el suelo Marciano.
En 1988 la Unión Soviética envió dos sondas para posarse en la luna Fobos; ambas misiones fracasaron, aunque una difundió algunos datos y fotografías antes de perder contacto por radio.
A finales de 1996 la NASA lanzó dos naves no tripuladas (Mars Global Surveyor y Mars Pathfinder) a Marte, lo que supuso el inicio de una nueva serie de expediciones al planeta vecino. La sonda espacial Mars Global Surveyor descubrió un campo magnético en Marte, según anunció la NASA en septiembre de 1997. La sonda Mars Pathfinder alcanzó la superficie del planeta el 4 de julio de 1997 y durante tres meses estuvo enviando datos a la Tierra sobre la atmósfera, el suelo, las rocas y el polvo de Marte. La sonda transportaba un vehículo todoterreno (Sojourner), el primero en rodar sobre la superficie del planeta, que recorrió más de 90 m alrededor del módulo de aterrizaje, analizando rocas y muestras del suelo. Los datos obtenidos por los tres sistemas con los que contaba la Mars Pathfinder para determinar la composición y características de las rocas indican que la sonda se asentó en lo que fue un entorno marciano húmedo. En general, esta misión proporcionó a los científicos importantes informaciones sobre el presente y el pasado de Marte.

Sin embargo, permanece abierta la pregunta sobre la existencia de vida en Marte en un pasado lejano.



Aspecto desde la Tierra

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Cuando se le observa sin telescopio, Marte es un objeto rojizo de un brillo muy variable. Cuando está más cerca de la Tierra (55 millones de kilómetros), Marte es después de Venus el objeto más brillante en el cielo nocturno. A Marte se le observa mejor cuando está en oposición (cuando se forma la línea Sol-Tierra-Marte) y cuando se encuentra cerca de la Tierra. La concurrencia de ambas circunstancias se produce cada 15 años, cuando el planeta llega al perihelio (su mayor acercamiento al Sol) casi en oposición.
Mediante un telescopio, se puede ver que Marte tiene regiones brillantes de color anaranjado y otras zonas más oscuras y menos rojas, cuyo contorno y tono cambia con las estaciones marcianas. A causa de la inclinación de su eje y la excentricidad de su órbita, tiene veranos cortos y calurosos e inviernos largos y fríos. El color rojizo del planeta se debe a la oxidación o corrosión de su superficie. Se cree que las zonas oscuras están formadas por rocas similares al basalto terrestre, cuya superficie se ha erosionado y oxidado. Las regiones más brillantes parecen estar compuestas por material semejante, pero menos erosionado y oxidado, y en apariencia contienen partículas más finas, como el polvo, que las zonas oscuras. La escapolita, mineral relativamente raro en la Tierra, parece estar muy extendido; quizá sirva de reserva para el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera.

Enormes casquetes brillantes, en apariencia formados por escarcha o hielo, señalan las regiones polares del planeta. Se ha seguido su ciclo estacional durante casi dos siglos. En el otoño marciano, se forman nubes brillantes sobre el polo correspondiente. Una fina capa de dióxido de carbono se deposita sobre el casquete polar durante el otoño y el invierno; es la parte estacional del casquete. Al final del invierno, el casquete polar puede descender a latitudes de 45°. En primavera y al final de la larga noche polar, la parte estacional se va deshaciendo, y muestra el casquete helado del invierno o parte permanente. Los límites del casquete polar retroceden hacia el polo cuando la luz del sol evapora la escarcha acumulada. En pleno verano, la recesión de la parte permanente se detiene y permanece un sedimento de hielo y escarcha hasta el otoño siguiente. Se piensa que esta parte permanente está compuesta sobre todo por agua helada. Mide 300 km de ancho en el polo sur y 1.000 km en el norte. Aunque no se conoce su espesor real, debe contener hielo y gases helados de un espesor aproximado de 2 kilómetros.
Además de las nubes de dióxido de carbono helado, en el planeta hay otros tipos de nubes. Se observan neblinas y nubes de hielo a gran altitud. Estas últimas son el resultado del enfriamiento asociado con las masas de aire que se alzan por encima de obstáculos elevados. Durante los veranos del sur, son especialmente notables extensas nubes amarillas compuestas de polvo levantado por los vientos.

Atmósfera, temperatura y presión

La atmósfera de Marte es bastante diferente de la atmósfera de la Tierra. La atmósfera de Marte está formada por dióxido de carbono (95,32%), nitrógeno (2,7%), argón (1,6%), oxígeno (0,13%), y trazas de vapor de agua (0,03%), monóxido de carbono y gases nobles. La presión media de la superficie es de 0,6% la de la Tierra, equivalente a la presión de la atmósfera terrestre a una altura de 35 km. La temperatura media registrada es -63° C con una temperatura máxima de 17° C y un mínimo de -140° C . La temperatura de la superficie varía mucho según el día, la estación y la latitud. Las temperaturas máximas en verano pueden alcanzar los 17° C. Debido a la poca consistencia de la atmósfera, son normales las variaciones de temperatura de 100° C. A unos 50° de latitud hacia el polo, las temperaturas son aún más frías (menos de -123° C) durante todo el invierno porque el componente fundamental de la atmósfera, el dióxido de carbono, se congela en los sedimentos blancos que constituyen los casquetes polares. La presión atmosférica total de la superficie fluctúa en un 30% debido al ciclo estacional de los casquetes polares.
La cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera es muy pequeña y variable, pero incluso esta pequeña cantidad puede condensarse, formando nubes que se desplazan por las zonas altas de la atmósfera o forman remolinos alrededor de las laderas de los sobresalientes volcanes. Por las mañanas temprano se pueden formar bancos de niebla en los valles. En la zona de aterrizaje del Viking 2, una pequeña capa de agua helada cubre el suelo cada invierno. La concentración de vapor de agua atmosférico es más alta cerca de los extremos de los casquetes polares cuando se retiran en primavera. Marte es como un desierto muy frío, de gran altitud. Las temperaturas y las presiones de la superficie son demasiado bajas en la mayor parte del planeta para que exista agua en estado líquido. Sin embargo, se ha sugerido que pudiera haber agua bajo la superficie en determinados lugares.
Existe la evidencia de que en el pasado una atmósfera más pesada podría haber permitido que el agua circulase sobre el planeta. Rasgos físicos que asemejan costas, gargantas, cauces e islas sugieren que alguna vez grandes ríos marcaron al planeta.
En ciertas estaciones, algunas zonas de Marte son azotadas por vientos tan fuertes que levantan la tierra de la superficie y lanzan polvo a la atmósfera. Se produce un acontecimiento climático importante en el hemisferio sur entre primavera y el comienzo del verano cuando Marte está cerca del perihelio y el recalentamiento de las latitudes del sur cercanas al ecuador es más intenso. Se forman tormentas de polvo de tales proporciones que oscurecen la superficie del planeta durante semanas e incluso meses. El polvo de estas nubes es muy fino y tarda mucho tiempo en disolverse.

Superficie e interior

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La superficie de Marte puede dividirse en dos zonas más o menos hemisféricas por un gran círculo inclinado unos 30° respecto al ecuador. La mitad sur está compuesta de terreno antiguo horadado por cráteres que datan de la historia más temprana del planeta, cuando Marte y los demás planetas estaban sujetos a un bombardeo meteórico más intenso que el que sufren en la actualidad. Desde entonces, se han producido considerables erosiones de los cráteres y muchos de ellos (incluso los tres más grandes) han sido parcial o totalmente rellenados.
La mitad norte de Marte tiene una superficie con menos cráteres, y por tanto más joven, que se supone está compuesta de flujos volcánicos. Se han identificado los dos centros más importantes de actividad volcánica: la meseta Elísea y el engrosamiento de Tharsis. Algunos de los volcanes más grandes del sistema solar se dan en Tharsis. Olympus Mons, una estructura que muestra todas las características de un volcán basáltico, se eleva por encima de los 25 km y mide más de 600 km de diámetro en su base. No hay pruebas concluyentes de que exista actividad volcánica habitual en ninguna parte del planeta.

Extendidas por Marte aparecen fallas y otras formaciones que recuerdan a la fractura de la corteza provocada por el engrosamiento y por la expansión locales. Por otra parte, no se han encontrado accidentes provocados por una compresión a gran escala. Los cinturones montañosos tan habituales en la Tierra no existen en Marte, indicando la ausencia de tectónica de placas. A su vez, esto sugiere que Marte tiene una corteza más espesa y una historia térmica más fría que la Tierra. Sin embargo, una escarpadura cercana al ecuador de Marte podría ser una falla de desplazamiento horizontal, lo que indicaría después de todo, alguna actividad de tectónica de placas.
Hay evidencias de las pruebas de hielo subterráneo, en especial las capas en forma de pétalo que rodean algunos cráteres, extensas áreas de terreno derrumbado y los llamados suelos adornados de las latitudes más al norte. Los descubrimientos geológicos más espectaculares han sido, con mucho, los canales que recuerdan las cuencas de los ríos secos. Se conocen dos tipos importantes: los grandes canales de desagüe y los canales pequeños. Los grandes canales de desagüe se han podido formar por el repentino desbordamiento de grandes cantidades de agua de las áreas de terreno derrumbado. Estos canales discurren desde el más alto hemisferio sur hasta el hemisferio norte, más bajo. La causa del derretimiento localizado en las áreas de origen sigue siendo incierta, pero estas características datan probablemente del primer tercio de los 4.600.000 años de historia del planeta. En los canales pequeños, los rastros de la erosión por el agua son menores. Como en la actualidad no hay agua en la superficie del planeta, los canales han sido utilizados como prueba de que en el pasado Marte tenía presiones más altas y temperaturas más cálidas.
Sin embargo, Marte es hoy un desierto azotado por el viento. Abundan grandes extensiones de dunas de arena y otras formas de erosión creadas por el viento, que atestiguan la eficacia de los procesos de sedimentación y de erosión del viento en el actual medio ambiente de Marte.

El conocimiento que hoy se tiene del interior de Marte sugiere que puede ser modelado como una estrecha cáscara, similar a la de la Tierra, un manto y un núcleo. Utilizando cuatro parámetros se puede determinar el tamaño y la masa del núcleo de Marte. Sin embargo, solo se conocen tres de los cuatro: la masa total de Marte, su tamaño y el momento de inercia. La masa y el tamaño del planeta se determinaron con precisión en misiones anteriores. El momento de inercia se determinó a partir de los datos obtenidos por la nave Viking y los datos Doppler del Pathfinder, registrados durante las mediciones de la velocidad de precesión de Marte. El cuarto parámetro, necesario para completar el modelo del interior, se obtendrá en misiones futuras. Con los tres parámetros conocidos, el modelo está bastante limitado. Si el núcleo marciano es denso (compuesto de hierro) como el de la Tierra o de los meteoritos SNC que supuestamente proceden de Marte, entonces el radio mínimo del núcleo es de unos 1300 kilómetros. Si el núcleo está compuesto por materiales menos densos como una mezcla de azufre y hierro, entonces el radio máximo serí probablemente inferior a los 2000 kilómetros. A juzgar por su capacidad de soportar formas topológicas tan enormes como Tharsis, la corteza de Marte debe tener un grosor de unos 200 km (cinco o seis veces el grosor de la corteza terrestre). Un sismómetro a bordo del Viking 2 fracasó en detectar "martemotos".

La búsqueda de la vida

La idea de que podía haber, o incluso de que hay vida en Marte, tiene una larga tradición. En 1877, el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli reivindicó haber visto un sistema de canales a todo lo ancho del planeta. El astrónomo estadounidense Percival Lowell difundió entonces que las débiles líneas eran canales y las puso como prueba de que seres inteligentes se habían esforzado por construir un sistema de irrigación imprescindible en un planeta árido. Posteriores observaciones de naves espaciales han demostrado que no hay canales en Marte. Además, las zonas oscuras que una vez se creyeron oasis, no son verdes, como los efectos de contraste les habían hecho parecer a los observadores terrestres, y sus espectros no contienen vestigios de materiales orgánicos. Los cambios estacionales que experimenta el aspecto de estas zonas no se debe a ningún ciclo vegetativo, sino a los vientos estacionales de Marte que levantan arena y polvo. Es probable que el agua sólo se dé en forma de hielo encima o debajo de la superficie, o como rastros de vapor o cristales de hielo en la atmósfera. Sin embargo, la evidencia más fuerte contra la existencia de vida es la ligereza de la atmósfera y el hecho de que la superficie del planeta está expuesta, no sólo a dosis letales de radiación ultravioleta, sino también a los efectos químicos de sustancias muy oxidantes (como el peróxido de hidrógeno) producidas por fotoquímica.
Quizá el resultado más fundamental y de más largo alcance obtenido por los Viking es que el suelo no contiene material orgánico (no hay razón para suponer que los dos lugares en los que se posaron no son representativos de Marte). Aunque los meteoroides carbonáceos aportan pequeñas cantidades de moléculas orgánicas a la superficie de Marte, este material parece destruirse antes de tener la oportunidad de acumularse. Los resultados de los análisis del suelo en búsqueda de moléculas orgánicas llevados a cabo por los Viking, no proporcionan ninguna prueba de la existencia de vida. Los datos recogidos por la sonda Mars Pathfinder servirán probablemente de ayuda a los científicos que buscan signos de vida pasada en Marte, aunque la misión no estaba diseñada para investigar esta cuestión.

Una pregunta más difícil es si ha existido vida alguna vez en Marte, dadas las incontestables pruebas de cambio climático y los indicios de una atmósfera anterior más cálida y más densa. Para responder a esta pregunta habría que recoger muestras del subsuelo y trasladarlas a la Tierra para un análisis detallado. La comunidad internacional está estudiando la posibilidad de realizar un viaje tripulado a Marte en el siglo XXI. Probablemente sería un proyecto internacional (NASA, ESA, Japón, Rusia…).