Колебание колец Сатурна дало возможность изучить структуру его ядра
Строение ядра Сатурна выяснили ученые с помощью анализа его колеблющихся колец, согласно исследованию, опубликованному 16 августа в журнале Nature Astronomy.
Астрономы из Калифорнийского технологического института использовали в своей работе данные, полученные космическим аппаратом НАСА «Кассини», который вращался вокруг Сатурна в течение 13 лет, прежде чем он погрузился в атмосферу планеты и распался в 2017 году.
Полученные данные свидетельствуют о том, что ядро планеты представляет собой не твердый каменный шар, как предполагали некоторые предыдущие теории, а диффузный суп изо льда, камня и металлических жидкостей, который ученые называют «нечетким» ядром. Анализ также показывает, что ядро простирается на 60 процентов диаметра планеты, что значительно больше, чем предполагалось ранее.
«Мы использовали кольца Сатурна как гигантский сейсмограф для измерения колебаний внутри планеты, — сказал доцент кафедры теоретической астрофизики Калифорнийского технологического института Джим Фуллер. — Это первый раз, когда мы смогли сейсмически исследовать структуру планеты-газового гиганта, и результаты были довольно удивительными».
Полученные результаты дали наилучшие на сегодняшний день доказательства нечеткого ядра Сатурна и согласуются с недавними данными миссии НАСА «Юнона», которые указывали на то, что газовый гигант Юпитер также может иметь аналогично разбавленное ядро.
«Нечеткие ядра похожи на осадок, — объяснил научный сотрудник в области планетологии Кристофер Манькович. — Газообразные водород и гелий на планете постепенно смешиваются с все большим количеством льда и камней по мере того, как вы приближаетесь к центру планеты. Это немного похоже на части земных океанов, где соленость увеличивается по мере того, как вы достигаете все более и более глубоких уровней, создавая стабильную конфигурацию».
Идея о том, что колебания Сатурна могут создавать волны в его кольцах и что кольца, таким образом, можно использовать в качестве сейсмографа для изучения внутренней части Сатурна, впервые возникла в исследованиях в начале 1990-х годов.
«Сатурн всегда дрожит, но это незаметно, — сказал Манкович. — Поверхность планеты перемещается примерно на метр каждые один-два часа, как медленно колышущееся озеро. Подобно сейсмографу, кольца улавливают гравитационные возмущения, и частицы кольца начинают двигаться».
Исследователи говорят, что наблюдаемая гравитационная рябь указывает на то, что глубокая внутренняя часть Сатурна, хотя и плещется вокруг в целом, состоит из стабильных слоев, которые образовались после того, как более тяжелые материалы опустились до середины планеты и перестали смешиваться с более легкими материалами над ними.
«Для того, чтобы гравитационное поле планеты колебалось с этими конкретными частотами, внутренняя часть должна быть стабильной, и это возможно только в том случае, если доля льда и камня постепенно увеличивается по мере приближения к центру планеты», — отметил Фуллер.
Их результаты также показывают, что ядро Сатурна в 55 раз массивнее всей Земли, при этом 17 масс Земли составляют лед и камень, а остальное — жидкость из водорода и гелия.
Полученные результаты ставят под сомнение современные модели формирования газовых гигантов, согласно которым сначала образуются скалистые ядра, а затем притягиваются большие газовые оболочки. Если ядра планет действительно нечеткие, как показывает исследование, планеты могут вместо этого включать в себя газ на более ранней стадии процесса.
