Пръстените на Сатурн не са просто красива украса – учените могат да ги използват, за да разберат какво се случва дълбоко в планетата.
Използвайки известните пръстени като сеизмограф, учените изучават процесите във вътрешността на планетата и определят, че ядрото й трябва да е „размито“. За разлика от твърда сфера като при Земята, ядрото на Сатурн изглежда се състои от „супа“ от скали, лед и метални течности, които се разпръскват и влияят върху гравитацията на планетата.
Новото проучване използва данни от мисията на НАСА „Касини“, която обикаля около Сатурн и неговите луни в продължение на 13 години между 2004 и 2017 г.
През 2013 г. данните от мисията разкриха за първи път, че най-вътрешният пръстен на Сатурн, D-пръстенът, се вълнува и се завихря по начини, които не могат да бъдат напълно обяснени от гравитационното влияние на луните на планетата.
Новото изследване разглежда по -подробно тези движения в пръстените на Сатурн, за да получи представа за процесите във вътрешността му.
Изследването е описано в доклад, публикуван в списание Nature.
„Използвахме пръстените на Сатурн като гигантски сеизмограф за измерване на трептенията вътре в планетата“, казва Джим Фулър, асистент по теоретична астрофизика в Калтех и един от авторите на изследването. „Това е първият път, в който можем да изследваме сеизмично структурата на планета газов гигант и резултатите бяха доста изненадващи.“
Не само, че ядрото на планетата изглежда течно, но също така се простира на 60 процента от диаметъра на планетата, което го прави много по -голямо от считаното досега.
Анализът показва, че ядрото на Сатурн може да бъде около 55 пъти по-масивно от цялата планета Земя. От общата маса на ядрото 17 земни маси са изградени от лед и скали, а останалата част се състои от течност на основата на водород и хелий, показва проучването.
Водещият автор на изследването, Кристофър Манкович, научен сътрудник по планетарна наука, който работи в групата на Фулър, обяснява, че движенията в ядрото причиняват повърхността на Сатурн постоянно да се вълнува. Тези повърхностни вълни създават незначителни промени в гравитацията на планетата, които впоследствие засягат и пръстените.
„Сатурн винаги трепери, но леко“, казва Манкович в изявлението. „Повърхността на планетата се движи с около метър на всеки един до два часа, като езеро, което бавно се вълнува. Подобно на сеизмограф, пръстените улавят гравитационните смущения и частиците на пръстена започват да се движат. „
Според учените естеството на тези пръстенови вълни подсказва, че ядрото се състои от стабилни слоеве с различна плътност. По-тежките материали се намират около центъра на планетата и не се смесват с по-леките материали по-близо до повърхността.
„За да може гравитационното поле на планетата да се колебае с тези конкретни честоти, вътрешността трябва да е стабилна и това е възможно само ако фракцията на лед и скала постепенно се увеличава, докато навлизате към центъра на планетата“, каза Фулър.
Манкович сравнява материала в ядрото с утайка, добавяйки, че слоестата, но течна природа на ядрото е подобна на солеността на океаните на Земята, която се увеличава в дълбочина.
„Водородът и хелият на планетата постепенно се смесват с все повече и повече лед и скали, докато се движите към центъра на планетата“, каза Манкович.
Констатациите могат да оспорят някои от установените модели на образуване на газови гиганти, планети без твърда повърхност, които са съставени главно от водород и хелий, показва проучването.
Тези модели предполагат, че скалистите ядра на тези планети се образуват първо и след това привличат големи газови обвивки. Ако обаче ядрата на планетите са размити, както показва проучването, вместо това планетите могат да включат газ по-рано в процеса.
Всъщност последните открития от мисията на НАСА Juno показват, че друг от газовите гиганти на Слънчевата система, Юпитер, също може да има подобно размито ядро.
„Кристофър [Манкович] и Джим [Фулър] успяха да докажат, че една особеност на пръстена дава убедителни доказателства, че ядрото на Сатурн е изключително разпръснато“, казва Мат Хедман, планетарен учен от Университета на Айдахо, който е част от екипа, който за първи път откри, че движенията в пръстените на Сатурн не могат да бъдат напълно обяснени от гравитацията на неговите луни.
„Развълнуван съм да си помисля какво биха могли да ни кажат всички други характеристики на пръстена“, добавя Хедман, който не участва в новото изследване.
