Изучение колец Сатурна помогло понять строение его ядра

Сатурн имеет гораздо большее и менее четко очерченное газообразное ядро, чем предполагалось ранее. К этому выводу пришли астрономы из Калифорнийского технологического института, Кристофер Манкович и Джим Фуллер, изучающие движения в его кольцевой системе. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Используя данные, собранные космическим аппаратом NASA «Кассини», который проработал на орбите Сатурна более 13 лет с 2004 по 2017 год, ученые пришли к выводу, что Сатурн обладает нечетким диффузным ядром без определенных границ. Это ядро состоит из смеси гелия, водорода и более тяжелых элементов, и простирается до 60% от наблюдаемого диаметра планеты, включая атмосферу. Ранее у Сатурна предполагалось скалистое ядро, возможно с вкраплениями льда, металлических жидкостей, горных пород и газов.

Астрономы использовали сейсмические измерения от колец, которые взаимодействуют с гравитационным полем планеты. Колебания в недрах Сатурна проявляются через гравитационное поле, создающее рябь в кольцевой системе.

Проблема с использованием такого метода для определения внутреннего строения газового гиганта заключается в том, что воздействие возмущений ядра на гравитационное поле планеты минимально.

Измерения, проведенные «Кассини» в непосредственной близости от Сатурна, открыли новые возможности, которыми и решили воспользоваться исследователи, оспорив ранние предположения о металлическом, по большей части, ядре, имеющем твердую пограничную линию с атмосферой.

Анализ данных «Кассини» показал, что внешняя оболочка Сатурна, состоящая из смеси водорода и гелия, составляет около 40% радиуса планеты. При этом, ядро, не имеющее четкой границы, также состоит по большей части из водорода и гелия, но с примесью более тяжелых элементов. Его полужидкая-полугазообразная поверхность дрейфует относительно внешних слоев со скоростью примерно полметра в час. При этом, по ней идет рябь, подобная ряби на водной поверхности, гравитационное воздействие которой и заставляет частицы колец колебаться.

Частота колебаний в кольцах позволила обнаружить, что внутренняя часть планеты довольно стабильна, хотя в ней и происходит циркуляция. Слои с тяжелыми материалами, такими газовый лед, движутся к центру, в котором, благодаря внутреннему давлению, поддерживается более высокая температура, а образовавшиеся при нагреве газы движутся к внешним слоям ядра, где и остывают.

Это позволяет сделать важные выводы об эволюции внутренней структуры Сатурна, важные для разработки стандартных моделей формирования планет в условиях слабого гравитационного воздействия ядра с небольшой плотностью.

Авторы предположили, что в первые годы существования Солнечной системы Сатурн, возможно, имел более выраженную границу между ядром и внешней оболочкой, но со временем она разрушилась. Нынешнее ядро Сатурна в 55 раз массивнее Земли и похоже по структуре на планету Юпитер.

«Нечеткие ядра похожи на ил», — сказал Манкович CNN, добавив, что «газообразный водород и гелий на планете постепенно смешиваются со все большим и большим количеством льда и камня по мере продвижения к центру планеты».

«Это немного похоже на части океанов Земли, где соленость увеличивается по мере того, как вы попадаете на все более и более глубокие уровни, создавая стабильную конфигурацию».

По мнению авторов исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, газ метан, обнаруженный на Энцеладе, шестом по величине спутнике Сатурна, может быть признаком существования там примитивной жизни.

По материалам The Daily Mail

Читайте также:

На Сатурне завершилось 7-летнее лето

Геофизики разгадали загадку шестиугольного шторма на Сатурне