Nucleul lui Saturn este un bulgăre de zăpadă mare, difuz, stâncos

Formarea unui gigant gazos implică o cursă contra timpului. Planetele se nasc atunci când stelele nou formate se încălzesc, un proces care scoate rapid toate gazele parazite din regiunile din apropiere care creează planete. Pentru a crea un gigant gazos, o planetă mare stâncoasă trebuie să se formeze înainte de acest proces și să genereze suficientă atracție gravitațională pentru a aspira gazul înainte ca totul să fie împins înapoi.

Procesul ar trebui să lase planete precum Jupiter și Saturn cu un miez solid și stâncos îngropat adânc în învelișul de gaz. Dar confirmarea acestei compoziții de bază a fost dificilă. Acum, cercetătorii au folosit trăsături ale inelelor lui Saturn pentru a detecta influențe gravitaționale subtile din nucleu. Deși nu sunt definitive, rezultatele sugerează că nucleul este mare și că partea solidă și stâncoasă este larg distribuită în această zonă.

Un aspect stratificat?

Planete precum Pământul și Marte au fost suficient de fierbinți în timpul formării lor pentru a stabili o structură stratificată, cu cele mai grele elemente la bază și materialul mai ușor de deasupra. Același lucru ar trebui să se întâmple într-un corp planetar suficient de mare pentru a atrage un plic masiv de gaz. Ca rezultat, proiectele timpurii ale interioarelor gigantice gazoase au sugerat o serie de straturi: un miez interior metalic înconjurat de un strat de rocă, apoi gaze metalice comprimate de straturile de atmosferă de gaz de deasupra lor.

Urmărind mișcarea sondei Cassini în jurul sistemului, am obținut date despre câmpul gravitațional al lui Saturn. Date suplimentare au venit din recunoașterea faptului că mișcarea materialelor pe planetă creează, de asemenea, regiuni de densitate modificată în inele, creând modele care pot fi imaginate atunci când inelele sunt iluminate înapoi de Soare.

Noua lucrare se bazează pe caracteristicile undelor pe care le-am detectat în inelele lui Saturn. În esență, cercetătorii au construit mai multe modele de cum ar putea arăta nucleul lui Saturn și au verificat dacă modelele vor crea modelele pe care le vedem de fapt. Datele din lumea reală sunt apoi utilizate pentru a impune constrângeri asupra posibilelor elemente ale nucleului lui Saturn.

Simpla existență a anumitor caracteristici în inele, de exemplu, înseamnă că trebuie să existe diviziuni interne în Saturn. Trăsăturile sunt formate de influența interiorului unde gravitaționale (notă: fără unde gravitaționale) în nucleul interior. Prezența undelor gravitaționale implică faptul că există o graniță între două straturi, separate de ceva de genul densității sau compoziției chimice, care își menține distincția împotriva oricărei convecții interne din nucleu.

Stabiliți limite

În general, caracteristicile inelului contribuie la eliminarea multor elemente. De exemplu, dacă ar exista o limită ascuțită între miez și învelișul de gaz, undele văzute în inel ar avea o frecvență ridicată. Deoarece acest lucru nu este cazul, linia dintre cele două trebuie să fie oarecum neclară. În același timp, granița nu poate fi atât de neclară încât să nu existe limite clare între straturile din interiorul lui Saturn. Dacă acest lucru ar fi adevărat, nu ar exista nicio modalitate de a produce niciuna dintre caracteristicile văzute în ring.

În ansamblu, modelele care se potrivesc cu datele plasează limita miez-plic a lui Saturn la o distanță semnificativă de centrul planetei, aproximativ 60 la sută din distanța până la suprafață. Este o rază de aproape 60.000 de kilometri, de peste nouă ori mai mare decât raza Pământului.

Compoziția exactă a miezului este mult mai dificil de determinat, deoarece constrângerile sunt destul de largi. Masa totală a celor mai grele elemente din miez este de aproximativ 19 ori mai mare decât masa Pământului, care se potrivește cu modelele de formare a giganților gazoși care plasează piatră și fier în centru, deși o mare parte din acest material ar putea fi și gheață de apă. Totuși, masa totală a nucleului ar putea ajunge de 55 de ori masa Pământului, indicând că există o mulțime de alte materiale acolo, probabil hidrogen metalic și heliu.

Dacă hidrogenul ajunge la miezul interior, acesta ar trebui să formeze un fluid metalic care se poate amesteca cu ușurință cu roci de fier și silicat.

În orice caz, este clar că straturile atent structurate la care ne-am putea aștepta pe baza modelelor de formare planetară nu par să existe de fapt. Combinată cu indicii că Jupiter ar putea avea și un nucleu difuz, această idee pare să favorizeze modele alternative în care nucleele planetare ale giganților gazoși nu suferă aceleași procese evolutive care sunt observate în corpurile stâncoase.

Alternativa este că miezul a devenit difuz, deoarece condițiile miezului interior ar transforma hidrogenul într-un fluid metalic care se poate amesteca cu ușurință cu fier și roci de silicat topit. Prin urmare, este posibil ca o structură stratificată timpurie să se erodeze lent și să se dizolve în timp.

Cu toate acestea, acest articol nu ar trebui luat ca ultimul cuvânt despre ceea ce se întâmplă în interiorul lui Saturn. Chiar și după ce au încercat mai multe modalități de a se potrivi cu datele, cercetătorii concluzionează că „niciunul dintre modele nu este pe deplin satisfăcător”, ceea ce înseamnă că există multe oportunități pentru cercetători de a modifica parametrii sau de a adăuga date suplimentare. Caracteristici pentru a se potrivi mai bine.

Astronomia naturii, 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01448-3 (Despre DOI).

READ  Maldive, „planeta-paradis”. De ce trebuie să ajungem acolo!

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *