Что кольца Сатурна говорят нам о ядре планеты?
Используя данные космического аппарата "Кассини", астрофизики недавно уточнили размер ядра Сатурна, изучив его влияние на большое кольцо C (также называется внутренним) планеты. Команда определила, что это ядро, состоящее из комбинации льда, камня, водорода и гелия, примерно в 50 раз массивнее Земли, что делает его гораздо более диффузным, чем считалось ранее.
Геологическая оболочка нашей планеты, Луны и недавно Марса была проанализирована с помощью сейсмометров. Эти приборы регистрируют траекторию сейсмических волн, проходящих через различные слои исследуемого объекта, которые ведут себя по-разному в зависимости от материала, через который они проходят. Изучая это поведение, исследователи могут оценить их внутренний состав. Сатурн не имеет твердой поверхности, что делает это исследование невозможным.
С другой стороны, орбитальные зонды могут составить приблизительную карту слоистой структуры газовой планеты, обнаружив тонкие изменения гравитации. Однако ядро Сатурна оказывает настолько слабое влияние на гравитационное поле планеты, что этот метод не может быть использован для его точной визуализации. Это возвращает нас к кольцу C планеты.
За последние три десятилетия ученые наблюдали странные спиральные волны внутри этого кольца благодаря миссиям "Вояджер" и "Кассини". Они узнали, что эти спирали вызваны колебаниями в ядре планеты. Эти колебания вызывают изменения в местном гравитационном поле, которое притягивает частицы льда в кольце С Сатурна и заставляет их "танцевать".
"Другими словами, Сатурн - это оркестр", — говорит Робин Джордж Эндрюс из New York Times. "На кольце C появляются разные ноты, как в нотной грамоте. Ученые могут прочитать эти ноты, услышать музыку и определить инструменты и музыкантов, исполняющих ее, и все это, никогда не видя самого оркестра".
Невероятно рассеянное ядро
Используя данные с зонда "Кассини", который исследовал систему Сатурна с 2004 по 2017 год, исследователи из Калифорнийского технологического института "прослушали" различные ноты, издаваемые внутри кольца С с течением времени. Эти анализы позволили "проследить" оркестр и определить структуру ядра планеты.
Эта работа, опубликованная в журнале , выявила колоссальное ядро. Она примерно в 55 раз массивнее Земли и составляет 60% радиуса планеты.
Более того, до сих пор мы считали, что в недрах Сатурна есть четкое разделение между компактным ядром из камня и льда и оболочкой, состоящей в основном из водорода и гелия. Однако эти анализы показывают, что ядро на самом деле гораздо более рассеянное. Скалы и лед постепенно уступают место более газообразным частям планеты по мере удаления от ядра, которое фактически не имеет четко очерченной границы.
По мнению Кристофера Манковича, ведущего автора исследования, эти новые находки на Сатурне подтверждают идею о том, что эволюция газовых гигантов - это постепенный процесс, который начинается со строительства ядра из коагуляции кусков космической породы, вокруг которого заворачивается газ для формирования остальной части планеты.