土星环的涟漪揭示了行星的核心是大而摇晃的

一组天体物理学家通过观察卡西尼号飞船土星之旅的数据,估算出了土星核心的新尺寸。通过研究冰环上的引力效应,研究小组确定土星的核心是由冰、岩石、氢和氦组成的,其质量大约是地球的50倍,这使得它比之前认为的更加分散。

传统的观点认为,土星内部由岩石和冰组成的致密内核和主要由氢和氦组成的外层之间有一个清晰的分界线。我们发现,与传统的图像相反,核心实际上是“模糊的”:加州理工学院的研究员克里斯托弗·曼科维奇(Christopher Mankovich)说。他是今天发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)上的一篇关于这些发现的论文的主要作者。

他说,当你离开土星核心时,土星内部的岩石和冰慢慢地让位于行星上更多的气体部分。该团队发现核心并没有明确的终点;相反,它有一个过渡区域,约占土星整个直径的60%,这使得地核占土星总大小的很大一部分,比更紧凑的地核占行星直径的10%到20%要大得多。

此前,人们认为土星在寒冷的流体气体下有一个岩石、金属内核。曼科维奇说:“当观测结果仅限于传统的重力场数据时,紧凑的核心模型做得很好。”但来自卡西尼号的最新数据为我们提供了一个不同的、更好的行星内部图像。据《国家地理》2015年报道,利用土星环研究土星内部的想法在过去几十年一直存在。但是卡西尼号在13年的土星环飞行中(在2017年耗尽燃料之前)提供了关于这些令人眼花缭乱的结构及其内部过程的实际数据。

土星可以被认为是一个巨大的太空搅拌器,旋转着由冰、岩石和气体组成的元素,这些元素在一些地方非常冷,它们的行为就像流体。这颗行星的表面在所有的喧嚣中都有一点移动——大约每几个小时移动3英尺,对于像它这样大小的物体来说,这是平静的——这种摆动导致了行星重力场的波动,以螺旋的方式向外延伸到行星环,扭曲了它们。组成土星环的冰粒子会随着土星内部晃动产生的重力变化而移动,这相当于非岩石行星的地震活动。

NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的行星科学家詹姆斯·弗里德森(James Friedson)在一封电子邮件中说,“这是一项令人兴奋的工作,它指出了将气体巨行星的地震学与它们的静态重力场测量相结合的巨大潜力。”弗里德森没有参与最近的这篇论文。

“通过这些方法仍然可以获得许多新的信息,即使对于土星,大自然慷慨地提供了一个广泛的环系统,作为一个天然地震仪。希望我们能够为其他气体巨行星设计任务和方法,像对土星一样彻底地探索它们的地震学,”他补充说。

土星环是一个用于天体物理研究的平面,这使得土星在其他气体巨星中独一无二,比如木星,它们缺乏这样一个有用的内部入口。曼科维奇说,关于土星的新发现为这样一种观点提供了证据,即气态巨行星的进化是一个渐进的过程,首先是由太空岩石碎片凝聚形成一个核心,然后继续吸积气体,形成行星的其他部分。

这只是卡西尼号对土星内部及其可能引发的过程的一系列研究的最新成果。卡西尼号有关其他振动的更多数据还有待研究,在其运行的后期阶段,探测器感受到的神秘加速度也尚未得到解释。我们可能还需要一段时间才能乘坐另一艘宇宙飞船返回土星(目前最引人注目的是金星和火星),但谢天谢地,卡西尼号让天体物理学家们忙得不可开交。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1449.html