Крупнейший во Вселенной сейсмометр дает подсказки о внутренней части газового гиганта.
Ключевые выводы
- Астрономы использовали кольца Сатурна в качестве гигантского сейсмометра, чтобы узнать о недрах планеты.
- Газовый гигант постоянно находится в движении, и сдвиги могут вызывать колебания в кольцах планеты.
- Почему именно планета находится в движении, остается загадкой.
Как узнать, что находится внутри другой планеты?
Если это каменистая планета, такая как Марс, мы могли бы разместить на посадочном модуле сейсмометр на поверхности, а затем построить модель того, как должны выглядеть марсианские недра, на основе собранных данных о землетрясении. Но как это сделать для газового гиганта? Вероятно, нет никакой поверхности, на которую можно было бы приземлиться, а даже если бы она была, давление атмосферы раздавило бы любые инструменты задолго до того, как они достигли бы ее.
Теперь группа ученых выяснила, как заглянуть внутрь Сатурна, используя его кольца в качестве сейсмометра. Их выводы, опубликованные в журнале Nature Astronomy, могут изменить стандартную модель формирования газовых гигантов.
Путешествие к центру Сатурна
Кольца Сатурна состоят из бесчисленного множества мелких объектов. Эти объекты вращаются вокруг планеты и подвержены внешним силам, таким как гравитация, приходящим с нескольких направлений. Когда происходит что-то нетипичное, например колебания в теле газового гиганта, кольца могут «колебаться», поскольку сдвиги действующих на них сил перекатываются по кольцу.
Сатурн не всегда представляет собой безмятежный газовый шар, но постоянно находится в движении. Эти незначительные сдвиги, возможно, на метр каждый час или два, заставляют гравитационное поле, излучаемое планетой, принимать разные формы. Это вызывает рябь в С-кольце, которую легче наблюдать. Эта рябь наблюдалась в течение десятилетий, и особенно полезными оказались данные недавней миссии Кассини.
Измеряя эту рябь и рассматривая ее движение как линии на выходе сейсмометра, авторы могли определить, как колеблется внутренняя часть планеты и какие условия должны быть на месте, чтобы колебания произошли.. Используя эти данные, была разработана новая улучшенная модель ядра Сатурна.
В то время как в старых моделях предполагалось центральное ядро из льда и горных пород, окруженное отдельным слоем жидкого металлического водорода, новые результаты показывают, что все немного лучше перемешано, чем считалось ранее.. Это «нечеткое» ядро, по мнению исследователей, также оказывается намного больше, чем предполагалось ранее, и занимает почти 60 процентов диаметра планеты.
Ведущий автор Кристофер Манкович объяснил, на что похоже это ядро:
“Нечеткие ядра похожи на ил. Газообразный водород и гелий на планете постепенно смешиваются со все большим количеством льда и горных пород по мере вашего продвижения к центру планеты. Это немного похоже на части земного океана, где соленость увеличивается по мере того, как вы переходите на все более и более глубокие уровни, создавая стабильную конфигурацию».
Новая модель Сатурна
Новая модель ставит под сомнение наше нынешнее понимание того, как формируются газовые гиганты. В то время как стандартная модель предполагает, что небольшое твердое ядро притягивает газ, «нечеткая» природа ядра Сатурна предполагает, что газ может быть вовлечен в процесс формирования раньше, чем ожидалось.
Почему планета без твердого ядра вообще имеет эти колебания, является загадкой. Но мы продолжим смотреть.