211service.com
Wnętrzności Saturna chlupoczą
Pierścienie Saturna widziane przez sondę Cassini. NASA
Dzięki masywnym pierścieniom o średnicy 175 000 mil Saturn jest jedyną w swoim rodzaju planetą w Układzie Słonecznym. Okazuje się, że jego wnętrze też jest dość wyjątkowe. Nowe badanie opublikowany w Nature Astronomy w poniedziałek sugeruje, że szósta planeta od Słońca ma rozmyte jądro, które kręci się wokół.
To dość zaskakujące znalezisko. Konwencjonalny obraz wewnętrznej struktury Saturna lub Jowisza to zwarty rdzeń ze skalistego lub lodowego materiału, otoczony powłoką wodoru i helu o mniejszej gęstości. Christopher Mankovich , planetolog z Caltech i współautor nowego badania wraz ze swoim kolegą Jima Fullera .
To, co dostrzegli Mankovich i Fuller, jest zasadniczo niewyraźną wersją tej konwencjonalnej struktury. Zamiast widzieć uporządkowaną granicę oddzielającą cięższe skały i lód od lżejszych pierwiastków, odkryli, że rdzeń oscyluje, tak że nie ma pojedynczej, wyraźnej separacji.
To rozproszone jądro rozciąga się na około 60% promienia Saturna — ogromny skok z 10 do 20% promienia planety, który zajmowałby tradycyjne jądro.
Jednym z najdzikszych aspektów badania jest to, że wyniki nie wynikają z bezpośredniego pomiaru rdzenia – czegoś, czego nigdy nie byliśmy w stanie zrobić. Zamiast tego Mankovich i Fuller wykorzystali dane sejsmograficzne dotyczące pierścieni Saturna zebrane po raz pierwszy przez misję NASA Cassini, która badała system Saturna w latach 2004-2017.
Saturn przez cały czas dzwoni jak dzwon, mówi Mankovich. Gdy jądro się chwieje, tworzy perturbacje grawitacyjne, które wpływają na otaczające pierścienie, tworząc subtelne fale, które można zmierzyć. Kiedy jądro planety oscylowało, Cassini była w stanie zbadać pierścień C Saturna (drugi blok pierścieni z planety) i zmierzyć małe, ale spójne grawitacyjne pierścienie wywołane przez jądro.
Mankovich i Fuller przyjrzeli się danym i stworzyli model struktury Saturna, który wyjaśniałby te fale sejsmograficzne – a rezultatem jest rozmyte wnętrze. To badanie jest jak dotąd jedynym bezpośrednim dowodem na rozmytą strukturę jądra na płynnej planecie, mówi Mankovich.
Mankovich i Fuller uważają, że powodem działania struktury jest to, że skały i lód w pobliżu centrum Saturna są rozpuszczalne w wodorze, dzięki czemu rdzeń zachowuje się jak płyn, a nie ciało stałe. Ich model sugeruje, że rozproszone jądro Saturna zawiera skały i lód, których masa jest ponad 17 razy większa od masy całej Ziemi – więc jest to dużo materiału chwiejącego się wokół.
Rozproszony rdzeń może mieć kilka poważnych implikacji dla działania Saturna. Najważniejsze jest to, że ustabilizuje część wnętrza przed konwekcyjnym ciepłem, które w przeciwnym razie wywołałoby turbulencje we wnętrzu Saturna. W rzeczywistości ten stabilizujący wpływ powoduje powstanie wewnętrznych fal grawitacyjnych, które wpływają na pierścienie Saturna. Co więcej, rozproszone jądro wyjaśniałoby, dlaczego temperatury powierzchni Saturna są wyższe niż sugerowałyby tradycyjne modele konwekcyjne.
Mimo to Mankovich przyznaje, że model jest pod pewnymi ważnymi względami ograniczony. Nie może wyjaśnić, co naukowcy zaobserwowali na temat pola magnetycznego Saturna, które jest dziwaczne pod wieloma względami (na przykład wykazuje prawie idealną symetrię na swojej osi, co jest dość niezwykłe). On i Fuller mają nadzieję, że przyszłe badania mogą zawęzić wnętrze i wskazać naukowcom, jak jądro planety może wpływać na jej pole magnetyczne.
Mają również nadzieję, że misja Juno NASA może ujawnić podobne rozproszone jądro w Jowiszu. To pozwoliłoby potwierdzić podejrzenia, że gdy powstają gigantyczne planety, proces ten naturalnie tworzy gradienty materiału, w przeciwieństwie do czystych i solidnych jąder. Niektóre badania wykorzystujące dane grawitacyjne zebrane przez Juno wydaje się również wspierać ten pomysł .