Сеизмичните вълни в пръстените на Сатурн разкриват странното „размито ядро“ на вътрешността на планетата.
Космическият кораб на НАСА Касини продължава да разкрива невероятни факти за пръстеновидната планета Сатурн. Скорошно проучване в августовското издание на Природа: Астрономия подчерта ан интригуващ метод за индиректно изследване на вътрешността на планетата.
Обикновено мисиите до планетите газови гиганти Юпитер и Сатурн разчитат на директни измервания на гравитационните полета по време на прелитане и орбити, за да характеризират вътрешността на планетите. Този метод обаче има основен недостатък, тъй като не описва дали планетата има малко, твърдо каменисто или голямо течно ядро.
За неотдавнашното проучване астрономите предприеха различен подход. По-конкретно, мисията на Касини разглеждаше звездни затъмнения на далечни звезди, минаващи зад пръстените на Сатурн. Тези наблюдения бяха извършени в последните дни на мисията, известна като рисковата Голям финал фаза на пресичане на пръстен, извършена преди окончателното разрушително изхвърляне на космическия кораб в атмосферата на Сатурн на 15 септемврити, 2017 г.
Последните орбити за Касини по време на фазата на Големия финал за мисията, по време на която астрономите се възползваха от радиозатъмненията на космическия кораб, гледани от Земята, и визуалните затъмнения на звезди зад частиците на пръстена. Кредит : НАСА/JPL-Caltech
По време на затъмнения , Касини наблюдава много нискочестотни спирални вълни, преминаващи през вътрешния C пръстен. Самата пръстенна система е сложна: смята се, че е част от раздробена луна, основните луни на Сатурн дърпат и оплитат външната пръстенна система, докато малките овчарски луни се виждат да издълбават пътеки в пръстените, като горичките в запис. Но самата планета е тази, която дърпа вътрешните секции като C-пръстена.
Скоро астрономите разбраха, че повърхността на самия Сатурн трепери с мелодия от метър на всеки няколко часа, упражнявайки приливни сили, пулсиращи през пръстеновидната система.
Размито ядро
И нещо повече, това трептене говори нещо за това, което се случва вътре в самия Сатурн. Най-подходящият модел предполага, че вместо да има скалисто ясно ядро, Сатурн има „размито“ неясно ядро, простиращо се на около 60% от пътя до повърхността на планетата. Компютърните модели предполагат, че ядрото е 55 пъти по-масивно от Земята (самият Сатурн е 95 пъти по-масив от Земята), като скалите и ледът съставляват само 17 земни маси.
Нов модел за вътрешната структура на Сатурн. Кредит : Caltech/R. Боли (IPAC).
За да стабилизират плискащото течно ядро, астрономите разбраха, че то трябва постепенно да се смесва с по-тежък материал, като слоеве в торта. Океаните на Земята произвеждат подобен стабилизиран сценарий, тъй като солеността се увеличава с дълбочината.
„Размитите ядра са като утайка“, казва Кристофър Манкович, научен сътрудник в Калтех по планетарни науки в скорошно прессъобщение . „Газът водород и хелий в планетата постепенно се смесват с все повече и повече лед и скали, докато се придвижвате към центъра на планетата.
Стандартните гравитационни измервания, направени от Cassini, също подкрепят модела на „размитото/размитено ядро“ за Сатурн. Много от нас си спомнят мантрата, на която всички ни бяха учили като деца в училище, че Сатурн има достатъчно ниска плътност, за да плува във вода... ако можете по някакъв начин да построите басейн за него, който няма да се срине в планета сама по себе си.
Симулация на звездно окултиране, срещу пръстените на Сатурн. Кредит : НАСА/JPL/Университет на Колорадо.
Ето още един странен и (забавен) факт, който Касини се опита да разреши преди разрушителната си смърт през 2017 г.: всъщност не знаем точния период на въртене на Сатурн до толкова висока степен на прецизност, колкото си мислите. Подобно на Юпитер и самото Слънце, Сатурн е предимно топка от въртящ се газ, а не един твърд обект: объркващ е фактът, че визуалните наблюдения и радиоизмерванията, направени от космически кораб, не съвпадат точно. Текущата радиометрична стойност за периода на въртене на Сатурн е 10 часа и 39 минути.
Изследванията на структурата на магнитното поле на Сатурн също биха могли да подкрепят или опровергават хипотезата за замъглено ядро; в модела на размитото ядро, например, стабилно слоесто ядро също няма да се бърка и да създава огромно магнитно поле, обхващащо планетата; вместо това магнитното поле на Сатурн ще се генерира във външната газова обвивка.
Това откритие също има значение за преразглеждането на начина, по който мислим за сложните вътрешности на планетите газови гиганти, както в нашата слънчева система, така и в екзопланети извън нея. Мисията на НАСА Juno също се бори с детайлното изследване на вътрешността на Юпитер.
За съжаление, ще мине известно време, преди да се върнем към Сатурн: следващата мисия в тръбопровода е едва през 2027 г., когато ядрената Хеликоптер Dragonfly се отправя към голямата луна на Сатурн Титан.
Можете да видите Сатурн сами и да обмислите всички тези невероятни факти – Светът на пръстените е прясно от опозиция на 2 августnd, и управлява здрачното небе ниско на изток при залез в края на август заедно с Юпитер.
Изглед от края на август при здрач, гледащ на изток. Кредит: Stellarium.
Какви други мистерии очакват човечеството в този най-фотогеничен от световете?
-Оловно изображение: Симулирано изображение на Сатурн, конструирано с помощта на изображения на Cassini, оцветени, за да показват различни оптични дълбочини спрямо размерите на частиците на пръстена. НАСА/JPL-Caltech
