La característica más notable de Saturno son sus anillos,
que dejaron muy perplejos a los primeros observadores, incluido Galileo. Su
telescopio no era tan potente como para revelar la verdadera naturaleza de lo
que observaba y, por error de perspectiva, creyó que se trataba de dos cuerpos
independientes que flanqueaban el planeta. Pocos años después, Saturno
presentaba los anillos de perfil, y Galileo quedó muy sorprendido por la brusca
desaparición de los dos hipotéticos compañeros del planeta. Por fin, la
existencia del sistema de anillos fue determinada por Christiaan Huygens en
1659, con la ayuda de un telescopio más potente.
Los anillos de Saturno se extienden en el plano ecuatorial
del planeta desde los 6630 km a los 120 700 km por encima del ecuador de
Saturno y están compuestos de partículas con abundante agua helada. El tamaño
de cada una de las partículas varía desde partículas microscópicas de polvo
hasta rocas de unos pocos metros de tamaño. El elevado albedo de los anillos
muestra que éstos son relativamente modernos en la historia del Sistema Solar.
En un principio se creía que los anillos de Saturno eran inestables a lo largo
de períodos de decenas de millones de años, otro indicio de su origen reciente,
pero los datos enviados por la sonda Cassini sugieren que son mucho más
antiguos de lo que se pensaba en un principio. Los anillos de Saturno poseen
una dinámica orbital muy compleja presentando ondas de densidad, e
interacciones con los satélites de Saturno (especialmente con los denominados
satélites pastores). Al estar en el interior del límite de Roche, los anillos
no pueden evolucionar hacia la formación de un cuerpo mayor.
Los anillos se distribuyen en zonas de mayor y menor
densidad de material existiendo claras divisiones entre estas regiones. Los
anillos principales son los llamados anillos A y B, separados entre sí por la
división de Cassini. En la región interior al anillo B se distinguen otro
anillo más tenue aunque extenso: C y otro anillo tenue y fino: D. En el
exterior se puede distinguir un anillo delgado y débil denominado anillo F. El
tenue anillo E se extiende desde Mimas hasta Rea y alcanza su mayor densidad a
la distancia de Encelado, el cual se piensa lo provee de partículas, debido a
las emisiones de unos géiseres que se encuentran en su polo sur.
Hasta los años 1980 la estructura de los anillos se
explicaba por medio de las fuerzas gravitacionales ejercidas por los satélites
cercanos. Las sondas Voyager encontraron sin embargo estructuras radiales
oscuras en el anillo B llamadas cuñas radiales (en inglés: spokes) que no
podían ser explicadas de esta manera ya que su rotación alrededor de los
anillos no era consistente con la mecánica orbital. Se considera que estas
estructuras oscuras interactúan con el campo magnético del planeta, ya que su
rotación sobre los anillos seguía la misma velocidad que la magnetosfera de
Saturno. Sin embargo el mecanismo preciso de su formación todavía se desconoce.
Es posible que las cuñas aparezcan y desaparezcan estacionalmente.
El 17 de agosto de 2005 los instrumentos a bordo de la nave
Cassini desvelaron que existe algo similar a una atmósfera alrededor del
sistema de anillos, compuesta principalmente de oxígeno molecular. Los datos
obtenidos han demostrado que la atmósfera en el sistema de anillos de Saturno
es muy parecida a la de las lunas de Júpiter, Europa y Ganímedes.
El 19 de septiembre de 2006 la NASA anunció el
descubrimiento de un nuevo anillo en Saturno, por la nave espacial Cassini
durante una ocultación solar, cuando el Sol pasa directamente detrás de Saturno
y Cassini viaja en la sombra dejada por Saturno con lo que los anillos tienen
una iluminación brillante. Habitualmente una ocultación solar puede durar una
hora pero el 17 de septiembre de 2006 duró 12 horas, siendo la más larga de la
misión Cassini. La ocultación solar dio la oportunidad a Cassini de realizar un
mapa de la presencia de partículas microscópicas que no son visibles
normalmente, en el sistema de anillos.
El nuevo anillo, apenas perceptible, está entre el Anillo F
y el Anillo G. Esta ubicación coincide con las órbitas de las lunas de Saturno
Jano y Epimeteo, dos satélites coorbitales de Saturno cuyas distancias al
centro de Saturno se diferencian menos que el tamaño de dichos satélites, por
lo que describen una extraña danza que los lleva a intercambiar sus órbitas.
Los investigadores de la NASA aseguraron que el impacto de meteoros en esas
lunas ha hecho que otras partículas se unan al anillo.
Las cámaras a bordo de la nave Cassini captaron imágenes de
un material helado que se extiende decenas de miles de kilómetros desde
Encélado, otra confirmación de que la luna está lanzando material que podría
formar el E. El satélite Encélado pudo ser visto a través del anillo E con sus
chorros saliendo de su superficie semejando "dedos", dirigidos al
anillo en cuestión. Estos chorros están compuestos de partículas heladas muy
delgadas, que son expulsadas por los géiseres del Polo Sur de Encelado y entran
en el anillo E.
«Tanto el nuevo anillo como las estructuras inesperadas del
E nos dan una importante pista de cómo las lunas pueden lanzar pequeñas
partículas y esculpir sus propios ambientes locales», dijo Matt Hedman, un
investigador asociado a la Universidad Cornell en Ithaca, Nueva York.
La NASA también anunció el 24 de octubre de 2007 el
descubrimiento de un cinturón de microlunas en el borde exterior del anillo A y
cuyo tamaño varía desde el de un camión pequeño al de un estadio, probablemente
causado por la destrucción de una luna pequeña.
En octubre de 2009 el telescopio espacial Spitzer descubre
un nuevo y enorme anillo alrededor de Saturno, mucho más grande de los que le
rodean. Después de muchos siglos, éste había pasado desapercibido hasta ahora,
porque está tan enrarecido que resulta casi invisible. Este nuevo cinturón se
despliega en el confín del sistema saturniano. Su masa comienza a unos seis
millones de kilómetros del planeta y se extiende hasta alcanzar 13 millones de
kilómetros de diámetro. Uno de los más lejanos satélites de Saturno, Febe,
orbita dentro del nuevo anillo, y probablemente sea la fuente de su
composición.