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Saturno, il secondo pianeta più grande del nostro sistema solare, affascina da tempo gli scienziati per le sue immense dimensioni e per la difficoltà di sondare il suo interno dalla Terra. Mentre i primi sorvoli negli anni '70 e '80 offrivano solo scorci, la missione Cassini-Huygens, arrivata nel 2004, ha fornito i dati più completi sulla struttura e sulla composizione del pianeta.
Gli attuali modelli di formazione planetaria spiegano la composizione di Saturno attraverso la distribuzione dei materiali nel disco protoplanetario che circondava il giovane Sole. Elementi densi e refrattari si radunarono vicino alla stella per formare pianeti rocciosi e terrestri, mentre composti più leggeri e volatili si spostarono verso l'esterno, unendosi in giganti gassosi come Saturno. A differenza dei pianeti interni, si ritiene che il nucleo di Saturno contenga un mix di elementi pesanti e una notevole quantità di materiale ricco di idrogeno.
L’atmosfera di Saturno è composta per circa il 75% da idrogeno e per il 25% da elio, con tracce di acqua, metano, ammoniaca e altri idrocarburi. La forte gravità del pianeta crea un involucro strettamente stratificato e occasionalmente potenti tempeste penetrano abbastanza in profondità da rivelare strati dell’interno. Tuttavia, la regione oltre l'atmosfera superiore rimane in gran parte inaccessibile all'osservazione diretta.
Misurando le orbite delle sue lune, gli astronomi calcolano la massa di Saturno e, insieme al diametro misurato, ricavano una densità media di 0,687 gcm⁻³, più leggera dell'acqua. Questa bassa densità indica che qualsiasi nucleo solido è relativamente piccolo e probabilmente composto da elementi pesanti circondati da un involucro fluido di idrogeno metallico.
I dati di Cassini suggeriscono che il nucleo di Saturno è principalmente una miscela ad alta pressione di idrogeno ed elio, possibilmente in uno stato metallico o superionico. Sebbene possano esistere resti di materiale roccioso risalente alla nascita del pianeta, si ritiene che la maggior parte del nucleo sia uno strato denso e semisolido di idrogeno metallico, con pochissima roccia solida presente. Le future missioni in grado di sondare l'interno del pianeta in modo più diretto saranno essenziali per confermare questa ipotesi.
