Saturns Innereien schwappen herum

Saturnfarbene Ringe

Saturnringe aus Sicht der Cassini-Sonde.NASA

Mit seinen massiven Ringen mit einem Durchmesser von 175.000 Meilen ist Saturn ein einzigartiger Planet im Sonnensystem. Es stellt sich heraus, dass sein Inneres auch ziemlich einzigartig ist. Eine neue Studie Die am Montag in Nature Astronomy veröffentlichte Studie deutet darauf hin, dass der sechste Planet von der Sonne aus einen unscharfen Kern hat, der herumwackelt.

Es ist ein ziemlich überraschender Fund. Das konventionelle Bild für die innere Struktur von Saturn oder Jupiter ist das eines kompakten Kerns aus felsigem oder eisigem Material, umgeben von einer Hülle geringerer Dichte aus Wasserstoff und Helium, sagt er Christoph Mankowitsch , ein Planetenwissenschaftler am Caltech und Mitautor der neuen Studie, zusammen mit seinem Kollegen Jim Fuller .

Was Mankovich und Fuller erblickten, ist im Wesentlichen eine verschwommene Version dieser konventionellen Struktur. Anstatt eine saubere Grenze zu sehen, die die schwereren Felsen und das Eis von den leichteren Elementen trennt, fanden sie heraus, dass der Kern oszilliert, sodass es keine einzige, klare Trennung gibt.

Dieser diffuse Kern erstreckt sich über etwa 60 % des Saturnradius – ein gewaltiger Sprung von 10 auf 20 % eines Planetenradius, den ein traditioneller Kern einnehmen würde.

Einer der verrücktesten Aspekte der Studie ist, dass die Ergebnisse nicht aus der direkten Messung des Kerns stammen – etwas, das wir nie tun konnten. Stattdessen wandten sich Mankovich und Fuller seismografischen Daten zu den Saturnringen zu, die erstmals von der Cassini-Mission der NASA gesammelt wurden, die das Saturnsystem von 2004 bis 2017 erkundete.

Saturn klingelt im Grunde immer wie eine Glocke, sagt Mankovich. Wenn der Kern wackelt, erzeugt er Gravitationsstörungen, die sich auf die umgebenden Ringe auswirken und subtile Wellen erzeugen, die gemessen werden können. Als der Kern des Planeten oszillierte, war Cassini in der Lage, den C-Ring des Saturn (den zweiten Ringblock des Planeten) zu untersuchen und das kleine, aber beständige Gravitationsschwingen zu messen, das durch den Kern verursacht wird.

Mankovich und Fuller sahen sich die Daten an und erstellten ein Modell für die Struktur des Saturn, das diese seismografischen Wellen erklären würde – und das Ergebnis ist ein unscharfes Inneres. Diese Studie ist bis heute der einzige direkte Beweis für eine diffuse Kernstruktur in einem Fluidplaneten, sagt Mankovich.

Mankovich und Fuller glauben, dass der Grund für das Funktionieren der Struktur darin besteht, dass die Felsen und das Eis in der Nähe des Saturnzentrums wasserstofflöslich sind, wodurch sich der Kern eher wie eine Flüssigkeit als wie ein Feststoff verhält. Ihr Modell legt nahe, dass der diffuse Kern des Saturn Gesteine ​​und Eis enthält, die zusammen mehr als das 17-fache der Masse der gesamten Erde ausmachen – also wackelt viel Material herum.

Ein diffuser Kern könnte einige große Auswirkungen darauf haben, wie Saturn funktioniert. Das Wichtigste ist, dass es einen Teil des Inneren gegen Konvektionswärme stabilisieren würde, die sonst Saturns Inneres mit Turbulenzen aufwühlen würde. Tatsächlich führt dieser stabilisierende Einfluss zu den internen Gravitationswellen, die die Saturnringe beeinflussen. Darüber hinaus würde der diffuse Kern erklären, warum die Oberflächentemperaturen von Saturn höher sind, als es herkömmliche Konvektionsmodelle vermuten lassen.

Dennoch räumt Mankovich ein, dass das Modell in einigen wichtigen Punkten begrenzt ist. Es kann nicht erklären, was Wissenschaftler am Magnetfeld des Saturn beobachtet haben, das in vielerlei Hinsicht bizarr ist (zum Beispiel weist es eine nahezu perfekte Symmetrie um seine Achse auf, was ziemlich ungewöhnlich ist). Er und Fuller hoffen, dass zukünftige Untersuchungen das Innere enger eingrenzen und Wissenschaftler darauf hinweisen können, wie der Kern des Planeten sein Magnetfeld beeinflussen könnte.

Sie hoffen auch, dass die Juno-Mission der NASA einen ähnlichen diffusen Kern innerhalb des Jupiters enthüllen könnte. Das würde viel dazu beitragen, den Verdacht zu bestätigen, dass bei der Bildung von Riesenplaneten der Prozess auf natürliche Weise Materialgradienten erzeugt, im Gegensatz zu sauberen und festen Kernen. Einige Untersuchungen unter Verwendung von Gravitationsdaten, die von Juno gesammelt wurden scheint diese Idee ebenfalls zu unterstützen .

verbergen