Czas e-biznesu

Wszystkie najświeższe informacje o Polsce z Czasu e Biznesu.

Saturn tworzy fale w swoich własnych pierścieniach

Ilustracja Saturna i jego „tajemniczego” jądra. Źródło: Caltech / R. Hurt (IPAC)

W ten sam sposób, w jaki trzęsienia ziemi powodują dudnienie naszej planety, oscylacje we wnętrzu Saturna powodują, że gazowy gigant wibruje bardzo nieznacznie. Te ruchy z kolei powodują zmarszczki w pierścieniach Saturna.


W nowym badaniu przyjętym w czasopiśmie astronomia naturalna, dwóch astronomów z Kalifornijskiego Instytutu Technologii przeanalizowało te falujące pierścienie, aby ujawnić nowe informacje o jądrze Saturna. W swoich badaniach wykorzystali stare dane z NASA Cassini, statku kosmicznego, który krążył wokół pierścieniowego olbrzyma przez 13 lat, zanim zanurzył się w atmosferze planety i rozpadł się w 2017 roku.

Odkrycia sugerują, że jądro planety nie jest litą kulą skalną, jak sugerowały niektóre wcześniejsze teorie, ale wszechobecną zupą lodu, skał i płynów mineralnych – lub tym, co naukowcy nazywają „rozmytym” jądrem. Analiza ujawnia również, że rdzeń rozciąga się na 60 procent średnicy planety, co czyni go znacznie większym niż wcześniej szacowano.

„Wykorzystaliśmy pierścienie Saturna jak gigantyczny sejsmograf do pomiaru oscylacji na planecie” – mówi współautor Jim Fuller, profesor astrofizyki teoretycznej w Caltech. „Po raz pierwszy byliśmy w stanie zbadać sejsmicznie strukturę gazowego olbrzyma, a wyniki są bardzo zaskakujące”.

„Szczegółowa analiza falistych pierścieni Saturna jest bardzo elegancką formą sejsmologii do wywnioskowania właściwości jądra Saturna” – mówi Jennifer Jackson, profesor fizyki mineralnej William E. Leonhard w Laboratorium Sejsmologicznym Caltech, który nie był zaangażowany w badania, ale używa innych rodzaje obserwacji sejsmiczność w celu zrozumienia składu jądra Ziemi i ewentualnego wykrycia zdarzeń sejsmicznych na Wenus w przyszłości.

Głównym autorem badania jest Christopher Mankovitch, pracownik naukowy z tytułem doktora nauk planetarnych pracujący w Fuller Group.

Wyniki dostarczają najlepszych dowodów na mgliste jądro Saturna i są zgodne z ostatnimi dowodami z misji Juno NASA, która sugeruje, że gazowy gigant Jowisz może mieć podobnie rozcieńczone jądro.

„Rozmyte rdzenie są jak szlam” – wyjaśnia Mankovic. „Gaz wodorowy i hel na planecie stopniowo miesza się z coraz większą ilością lodu i skał, gdy zbliżasz się do środka planety. To trochę jak części ziemskich oceanów, gdzie zasolenie wzrasta, gdy osiągasz coraz głębsze poziomy, stabilizując układ ”.

Źródło: Kalifornijski Instytut Technologii

Pomysł, że wibracje Saturna mogą wytwarzać fale w jego pierścieniach i że pierścienie mogą być zatem używane jako sejsmometr do badania wnętrza Saturna, po raz pierwszy pojawił się w badaniach na początku lat 90. XX wieku przez Marka Marleya (BS ’84) i Caroline Porco (PhD.83). , który został później kapitanem zespołu obrazowania Cassini. Zjawisko to zostało po raz pierwszy zaobserwowane przez Matta Hedmana i PD Nicholsona (doktorat 79) w 2013 roku, którzy przeanalizowali dane zebrane przez Cassiniego. Astronomowie odkryli, że pierścień C Saturna zawiera wiele spiralnych wzorów napędzanych przez fluktuacje Saturna pole grawitacyjne I że te wzory różniły się od innych fal w pierścieniach spowodowanych grawitacyjnymi oddziaływaniami z księżycami planety.

Teraz Mankovic i Fuller przeanalizowali wzór fal w pierścieniach, aby zbudować nowe modele wnętrza zanikającego Saturna.

„Saturn zawsze wibruje, ale jest subtelny” – mówi Mankovitch. „Powierzchnia planety porusza się o około jeden metr co jedną do dwóch godzin, jak wolno falujące jezioro. Podobnie jak sejsmometr, pierścienie wychwytują zaburzenia grawitacyjne, a cząstki pierścienia zaczynają wibrować” – mówi.

Naukowcy twierdzą, że obserwowane fale grawitacyjne wskazują, że głębokie wnętrze Saturna, gdy się toczy, składa się ze stabilnych warstw, które powstały po tym, jak cięższy materiał zatonął w środku planety i przestał mieszać się z lżejszym materiałem nad nim.

„Aby pole grawitacyjne planety oscylowało z tymi konkretnymi częstotliwościami, wnętrze musi być stabilne, a jest to możliwe tylko wtedy, gdy ułamek lodu i skał wzrasta stopniowo w miarę zbliżania się do środka planety” – mówi Fuller.

Ich wyniki wskazują również, że jądro Saturna ma masę 55 razy większą od masy całej Ziemi, przy czym 17 mas Ziemi to lód i skały, a reszta to ciecz składająca się z wodoru i helu.

Hedman, który nie jest częścią obecnego badania, mówi: „Christopher i Jim byli w stanie wykazać, że konkretna cecha pierścienia stanowi mocny dowód na to, że jądro Saturna jest bardzo rozproszone. Saturn może być w stanie opowiedzieć nam o tej planecie” .

Ponadto odkrycia stanowią wyzwanie dla obecnych modeli formowania się gazu olbrzymów, które pokazują, że najpierw tworzą się rdzenie łupkowe, a następnie przyciągają duże otoczki gazu. Jeśli rdzenie pochodzą z planety Już tajemnicze, jak sugeruje badanie, planety mogą zamiast tego wprowadzać gaz na wczesnym etapie procesu.

ten astronomia naturalna Badanie „Rozproszony rdzeń Saturna wykryty przez sejsmologię pierścieniową” zostało sfinansowane przez Fundację Rose Hills i Fundację Sloan.


Fale w pierścieniach Saturna dają dokładny pomiar szybkości rotacji planety


więcej informacji:
Mankovich, CR i wsp., Rdzeń dyfuzyjny Saturna wykryty za pomocą sejsmologii toroidalnej. Nat Astro (2021). doi.org/10.1038/s41550-021-01448-3

cytat: Saturn tworzy fale we własnych pierścieniach (2021, 16 sierpnia) Pobrano 16 sierpnia 2021 z https://phys.org/news/2021-08-saturn.html

Niniejszy dokument podlega prawu autorskiemu. Bez względu na jakiekolwiek uczciwe postępowanie w celach prywatnych studiów lub badań, żadna część nie może być powielana bez pisemnej zgody. Treść udostępniana jest wyłącznie w celach informacyjnych.

READ  Siły Kosmiczne poszukują ofert na przetestowanie silników rakietowych i technologii transportu kosmicznego