Phoebe Newman 
Ilustracja Saturna i jego „tajemniczego” jądra. Źródło: Caltech / R. Hurt (IPAC)
Saturn tworzy fale w swoich własnych pierścieniach
W ten sam sposób, w jaki trzęsienia ziemi powodują dudnienie naszej planety i oscylacje wewnątrz Saturn To sprawiło, że gazowy gigant wibrował bardzo mało. Te ruchy z kolei powodują zmarszczki w pierścieniach Saturna.
W nowym badaniu przyjętym w czasopiśmie astronomia naturalna, dwóch astronomów z Kalifornijskiego Instytutu Technologii przeanalizowało te falujące pierścienie, aby ujawnić nowe informacje o jądrze Saturna. Do swoich badań wykorzystali starożytne dane zebrane przez: NASA’s Cassini, statek kosmiczny, który krążył wokół pierścieniowego olbrzyma przez 13 lat, zanim zanurzył się w atmosferze planety i rozpadł się w 2017 roku.
Odkrycia sugerują, że jądro planety nie jest litą kulą skalną, jak sugerowały niektóre wcześniejsze teorie, ale wszechobecną zupą lodu, skał i płynów mineralnych – lub tym, co naukowcy nazywają „rozmytym” jądrem. Analiza ujawnia również, że rdzeń rozciąga się na 60 procent średnicy planety, co czyni go znacznie większym niż wcześniej szacowano.
„Wykorzystaliśmy pierścienie Saturna jak gigantyczny sejsmograf do pomiaru oscylacji na planecie” – mówi współautor Jim Fuller, profesor astrofizyki teoretycznej w Caltech. „Po raz pierwszy byliśmy w stanie zbadać sejsmicznie strukturę gazowego olbrzyma, a wyniki są bardzo zaskakujące”.
Jennifer Jackson, profesor fizyki mineralnej na William E., mówi o badaniu, ale wykorzystuje różne rodzaje obserwacji sejsmicznych, aby zrozumieć skład jądra Ziemi i potencjalnie wykryć zdarzenia sejsmiczne na Ziemi. Wenus W przyszłości.
Krzysztofa Mankowicza.
Głównym autorem badania jest Christopher Mankovitch, pracownik naukowy z tytułem doktora nauk planetarnych pracujący w Fuller Group.
Wyniki dostarczają najlepszych dowodów na istnienie tajemniczego jądra Saturna i są zgodne z ostatnimi dowodami z misji Juno NASA, które wskazują, że gazowy gigant Jowisz Może również mieć podobnie osłabiony rdzeń.
„Zamglone rdzenie są jak szlam” – wyjaśnia Mankovic. Gazowy wodór i hel na planecie stopniowo mieszają się z coraz większą ilością lodu i skał w miarę zbliżania się do środka planety. Przypomina to trochę części ziemskich oceanów, w których zasolenie wzrasta wraz z wchodzeniem na coraz głębsze poziomy, tworząc stabilną formację”.
Pomysł, że wibracje Saturna mogą tworzyć fale w jego pierścieniach i że pierścienie mogą być w ten sposób wykorzystane jako sejsmometr do badania wnętrza Saturna, pojawił się po raz pierwszy w badaniach na początku lat 90. XX wieku przez Marka Marleya (BS ’84) i Caroline Porco (doktorat). 83), który został później kapitanem zespołu obrazowania Cassini. Zjawisko to zostało po raz pierwszy zaobserwowane przez Matta Hedmana i PD Nicholsona (PhD ’79) w 2013 roku, którzy przeanalizowali dane zebrane przez Cassini. Astronomowie odkryli, że pierścień C Saturna zawierał wiele spiralnych wzorców wywołanych fluktuacjami pola grawitacyjnego Saturna i że te wzorce różniły się od innych fal w pierścieniach spowodowanych interakcjami grawitacyjnymi z księżycami planety.
Teraz Mankovic i Fuller przeanalizowali wzór fal w pierścieniach, aby zbudować nowe modele wnętrza zanikającego Saturna.
„Saturn zawsze wibruje, ale jest subtelny” – mówi Mankovitch. „Powierzchnia planety porusza się o około metr co godzinę lub dwie, jak powoli falujące jezioro. Podobnie jak sejsmograf, pierścienie wychwytują zaburzenia grawitacyjne, a cząstki pierścienia zaczynają wibrować.
Jima Fullera.
Naukowcy twierdzą, że obserwowane fale grawitacyjne wskazują, że głębokie wnętrze Saturna, gdy się toczy, składa się ze stabilnych warstw, które powstały po tym, jak cięższy materiał zatonął w środku planety i przestał mieszać się z lżejszym materiałem nad nim.
„Aby pole grawitacyjne planety oscylowało z tymi konkretnymi częstotliwościami, wnętrze musi być stabilne, a jest to możliwe tylko wtedy, gdy ułamek lodu i skał wzrasta stopniowo w miarę zbliżania się do środka planety” – mówi Fuller.
Ich wyniki wskazują również, że jądro Saturna ma masę 55 razy większą od masy całej Ziemi, przy czym 17 mas Ziemi to lód i skały, a reszta to ciecz składająca się z wodoru i helu.
Hedman, który nie jest częścią obecnego badania, mówi: „Christopher i Jim byli w stanie wykazać, że szczególna cecha pierścienia stanowi mocny dowód na to, że jądro Saturna jest bardzo rozproszone. cechy pierścienia stworzone przez Saturna mogą nam powiedzieć o planecie”.
Ponadto odkrycia stanowią wyzwanie dla obecnych modeli formowania się gazu olbrzymów, które pokazują, że najpierw tworzą się rdzenie łupkowe, a następnie przyciągają duże otoczki gazu. Jeśli jądra planet są rzeczywiście tak zamglone, jak sugerują badania, planety mogą zamiast tego wprowadzać gaz na wczesnym etapie procesu.
Odniesienie: „Rozproszony rdzeń Saturna ujawniony przez sejsmologię pierścieniową” autorstwa Christophera R. Mankovitcha i Jima Fullera, 16 sierpnia 2021 r. Dostępne tutaj astronomia naturalna.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01448-3
ten astronomia naturalna Badanie „Rozproszony rdzeń Saturna wykryty przez sejsmologię pierścieniową” zostało sfinansowane przez Fundację Rose Hills i Fundację Sloan.
