Seismické vlny v Saturnových prstencích odhalují podivné „rozmazané jádro“ uvnitř planety.
Kosmická loď Cassini NASA pokračuje v odhalování úžasných faktů o prstencové planetě Saturn. Nedávná studie v srpnovém vydání Příroda: Astronomie zvýrazněno an zajímavá metoda nepřímo zkoumat vnitřek planety.
Mise k plynným obřím planetám Jupiter a Saturn se typicky spoléhají na přímá měření gravitačních polí během průletů a oběžných drah, aby charakterizovala nitra planet. Tato metoda má však hlavní nevýhodu, protože nepopisuje, zda má planeta malé, pevné kamenné nebo velké tekuté jádro.
K nedávné studii astronomové zvolili jiný přístup. Konkrétně mise Cassini sledovala hvězdné zákryty vzdálených hvězd procházejících za prstenci Saturnu. Tato pozorování byla provedena v posledních dnech mise známé jako riskantní Velké finále fáze přeletu prstence, provedená před konečnou destruktivní likvidací kosmické lodi v atmosféře Saturnu 15.čt, 2017.
Poslední oběžné dráhy pro Cassini během fáze Grand Finale mise, během níž astronomové využili rádiových zákrytů kosmické lodi při pohledu ze Země a vizuálních zákrytů hvězd zpoza částic prstence. Kredit : NASA/JPL-Caltech
Během zákryty Cassini pozorovala velmi nízkofrekvenční spirální vlny procházející vnitřním C prstencem. Samotný prstencový systém je složitý: hlavní měsíce Saturnu, který se považuje za část rozřezaného měsíce, táhnou a splétají vnější prstencový systém, zatímco drobné pastýřské měsíce jsou vidět, jak si v prstencích vykrajují cestičky jako háje v záznamu. Ale je to samotná planeta, která tahá za vnitřní části, jako je C-kroužek.
Astronomové si brzy uvědomili, že to byl samotný povrch Saturnu, který se každých několik hodin chvěl na metr a vyvíjel slapové síly, které se vlnily systémem prstenců.
Fuzzy Core
A co víc, tato oscilace říká něco o tom, co se děje uvnitř samotného Saturnu. Nejlépe padnoucí model naznačuje, že místo toho, aby měl Saturn zřetelné kamenné jádro, má „rozmazané“ nevýrazné jádro rozprostírající se asi 60 % cesty k povrchu planety. Počítačové modely naznačují, že jádro je 55krát hmotnější než Země (Saturn samotný je 95krát hmotnější než Země), přičemž kámen a led tvoří pouze 17 hmotností Země.
Nový model pro vnitřní strukturu Saturnu. Kredit : Caltech/R. Zranit (IPAC).
Astronomové si uvědomili, že ke stabilizaci tříštícího se tekutého jádra musí být postupně smícháno s těžším materiálem, jako jsou vrstvy v koláči. Zemské oceány vytvářejí podobný stabilizovaný scénář, protože slanost se zvyšuje s hloubkou.
„Nerozmazaná jádra jsou jako kal,“ říká Christopher Mankovich, výzkumný pracovník Caltechu v planetární vědě v nedávná tisková zpráva . 'Plyn vodíku a helia na planetě se postupně mísí se stále větším množstvím ledu a kamení, jak se pohybujete směrem ke středu planety.'
Standardní gravitační měření, která provedla Cassini, také podporují model „fuzzy/nablýskaného jádra“ pro Saturn. Mnozí z nás si pamatují mantru, kterou jsme se všichni učili jako školní děti, že Saturn má dostatečně nízkou hustotu, aby mohl plavat ve vodě... kdybyste pro něj dokázali nějak postavit bazén, který by se sám o sobě nezhroutil na planetu.
Simulace zákrytu hvězd oproti Saturnovým prstencům. Kredit : NASA/JPL/University of Colorado.
Zde je další zvláštní a (zábavný) fakt, který se Cassini snažila vyřešit před svým destruktivním zánikem v roce 2017: vlastně neznáme přesnou rotační periodu Saturnu s tak vysokým stupněm přesnosti, jak si možná myslíte. Stejně jako Jupiter a samotné Slunce je i Saturn spíše koulí rotujícího plynu než jediným pevným objektem: matoucí je skutečnost, že vizuální pozorování a rádiová měření prováděná kosmickými loděmi se přesně neshodují. Aktuální radiometrická hodnota pro rotační periodu Saturnu je 10 hodin a 39 minut.
Studie struktury magnetického pole Saturnu by také mohly podpořit nebo vyvrátit hypotézu rozmazaného jádra; v modelu fuzzy jádra by například stabilní vrstvené jádro také nevířilo a nevytvářelo rozsáhlé magnetické pole celé planety; místo toho by se magnetické pole Saturnu generovalo ve vnějším plynném obalu.
Toto zjištění má také důsledky pro revizi toho, jak přemýšlíme o složitých vnitřnostech plynných obřích planet, jak v naší sluneční soustavě, tak v exoplanetách za ní. Mise Juno NASA se také potýká s podrobným zkoumáním nitra Jupiteru.
Bohužel to bude chvíli trvat, než se vrátíme k Saturnu: další mise se připravuje až v roce 2027, kdy bude jaderný Vrtulník Dragonfly míří na Saturnův velký měsíc Titan.
Můžete sami vidět Saturn a přemýšlet o všech těchto úžasných faktech – prstencový svět je 2. srpna čerstvě mimo opozicinda vládne soumraku nízko na východě při západu slunce koncem srpna spolu s Jupiterem.
Pohled z konce srpna za soumraku, při pohledu na východ. Kredit: Stellarium.
Jaké další záhady čekají lidstvo na tomto nejfotogeničtějším ze světů?
-Lead image: Simulovaný snímek Saturnu, vytvořený pomocí Cassini snímků obarvených tak, aby ukazovaly různé optické hloubky versus velikosti částic prstenců. NASA/JPL-Caltech
