Saturns indre skvulper rundt

Saturns ringe set af Cassini-sonden. NASA

Med sine massive ringe, der strækker sig 175.000 miles i diameter, er Saturn en enestående planet i solsystemet. Det viser sig, at dens indre også er ret unik. Et nyt studie offentliggjort i Nature Astronomy i mandags tyder på, at den sjette planet fra solen har en uklar kerne, der svinger rundt.

Det er et ganske overraskende fund. Det konventionelle billede for Saturn eller Jupiters indre struktur er billedet af en kompakt kerne af stenet eller isfyldt materiale, omgivet af en kuvert med lavere tæthed af brint og helium, siger Christopher Mankovich , en planetarisk videnskabsmand ved Caltech og medforfatter af den nye undersøgelse, sammen med sin kollega Jim Fuller .

Det, Mankovich og Fuller så et glimt af, er i det væsentlige en sløret version af den konventionelle struktur. I stedet for at se en ryddelig grænse, der adskiller de tungere sten og is fra de lettere elementer, fandt de ud af, at kernen svinger, så der ikke er en enkelt, klar adskillelse.

Denne diffuse kerne strækker sig ud til omkring 60% af Saturns radius - et stort spring fra de 10 til 20% af en planets radius, som en traditionel kerne ville optage.

Et af de vildeste aspekter af undersøgelsen er, at resultaterne ikke kom fra at måle kernen direkte - noget vi aldrig har været i stand til at gøre. I stedet henvendte Mankovich og Fuller sig til seismografiske data om Saturns ringe, som først blev indsamlet af NASAs Cassini-mission, som udforskede det Saturnske system fra 2004 til 2017.

Saturn ringer i det væsentlige som en klokke til enhver tid, siger Mankovich. Når kernen slingrer, skaber den gravitationsforstyrrelser, der påvirker de omgivende ringe, hvilket skaber subtile bølger, der kan måles. Da planetens kerne svingede, var Cassini i stand til at studere Saturns C-ring (den anden blok af ringe fra planeten) og måle den lille, men konsistente gravitationsringing forårsaget af kernen.

Mankovich og Fuller kiggede på dataene og skabte en model for Saturns struktur, der ville forklare disse seismografiske bølger - og resultatet er et sløret indre. Denne undersøgelse er det eneste direkte bevis for en diffus kernestruktur i en flydende planet til dato, siger Mankovich.

Mankovich og Fuller mener, at grunden til, at strukturen fungerer, er, at klipperne og isen nær Saturns centrum er opløselige i brint, hvilket tillader kernen at opføre sig som en væske snarere end et fast stof. Deres model antyder, at Saturns diffuse kerne indeholder sten og is, der summerer sig til mere end 17 gange massen af ​​hele Jorden - så det er en masse materiale, der slingrer rundt.

En diffus kerne kan have et par store konsekvenser for, hvordan Saturn fungerer. Det mest betydningsfulde er, at det ville stabilisere en del af interiøret mod konvektiv varme, som ellers ville ryste Saturns indre med turbulens. Faktisk giver denne stabiliserende indflydelse anledning til de indre tyngdekraftsbølger, der påvirker Saturns ringe. Desuden ville den diffuse kerne forklare, hvorfor Saturns overfladetemperaturer er højere, end hvad traditionelle konvektivitetsmodeller antyder.

Alligevel erkender Mankovich, at modellen er begrænset på nogle vigtige måder. Det kan ikke forklare, hvad videnskabsmænd har observeret om Saturns magnetfelt, som er bizart på mange måder (for eksempel udviser det en næsten perfekt symmetri på sin akse, hvilket er ret usædvanligt). Han og Fuller håber, at fremtidige undersøgelser kan begrænse det indre mere snævert og give videnskabsfolk et fingerpeg om, hvordan planetens kerne kan påvirke dens magnetfelt.

De håber også, at NASAs Juno-mission kan afsløre en lignende diffus kerne i Jupiter. Det ville gå langt for at bekræfte mistanken om, at når gigantiske planeter dannes, skaber processen naturligt gradienter af materiale i modsætning til rene og solide kerner. Nogle undersøgelser ved hjælp af gravitationsdata indsamlet af Juno synes også at understøtte denne idé .

skjule