Колебания в недрах Сатурна вызывают рябь на его кольцах, таким образом, наблюдая за кольцами, астрономы могут получить информацию о внутренней структуре планеты.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, двое ученых Калифорнийского технологического института проанализировали колебания колец по данным, полученным космического аппаратом «Кассини», который находился на орбите Сатурна в течение 13 лет. «Мы использовали кольца Сатурна как гигантский сейсмограф для измерения колебаний внутри планеты, — говорит один из авторов исследования Джим Фуллер (Jim Fuller). — Впервые мы смогли сейсмически исследовать структуру газовой планеты-гиганта, и результаты оказались довольно неожиданными».
Идея о том, что колебания Сатурна могут создавать волны в его кольцах и что кольца, таким образом, можно использовать в качестве сейсмографа для изучения внутренней части Сатурна, впервые была высказана в 1990-х годах Марком Марли и Кэролайн Порко. Первое наблюдение этого явления было сделано Хедманом и Николсоном в 2013 году, когда при обработке данных, полученных «Кассини», астрономы обнаружили, что кольцо С содержит несколько спиральных узоров, вызванных колебаниями гравитационного поля Сатурна, и что эти узоры отличаются от других волн в кольцах, вызванных гравитационным взаимодействием со спутниками планеты.
Теперь Фуллер и его коллега Кристофер Манкович (Christopher Mankovich) проанализировали структуру таких волн в кольцах, чтобы построить новую модель недр Сатурна. Исследователи говорят, что наблюдаемая гравитационная рябь указывает на то, что глубокая внутренняя часть Сатурна, хотя и колеблется в целом, состоит из стабильных слоев, которые образовались после того, как более тяжелые вещества опустились к середине планеты и перестали смешиваться с более легкими веществами над ними.
Caltech/R. Hurt
Полученные данные указывают, что ядро Сатурна — не твердый каменный шар, как предполагалось в некоторых теориях, а диффузный суп из льда, горных пород и металлических жидкостей, который ученые называют «нечетким» ядром. Анализ также показывает, что это ядро простирается на 60 процентов диаметра планеты, что значительно больше, чем предполагалось ранее. «Водород и гелий на планете постепенно смешиваются со всё большим и большим количеством льда и камней по мере того, как вы приближаетесь к центру планеты. Это немного похоже на части океанов Земли, где соленость увеличивается при переходах на всё более и более глубокие уровни, создавая стабильную конфигурацию», — объясняет планетолог Кристофер Манкович. Ядро Сатурна оказалось в 55 раз тяжелее Земли, при этом 17 масс Земли составляют лед и камень, а остальное приходится на жидкие водород и гелий. Полученные данные бросают вызов существующим моделям образования газовых гигантов, согласно которым сначала формируются скальные ядра, а затем притягиваются большие газовые оболочки.