Unul dintre inelele lui Saturn a dezvăluit proprietățile nucleului său, ascuns adânc sub atmosfera aurie a planetei.
Acest nucleu nu este bulgărea de rocă și gheață pe care mulți oameni de știință și-au imaginat-o, arată noul studiu. În schimb, nucleul este difuz, pătruns de cantități uriașe de hidrogen și heliu și atât de răspândit încât se întinde pe 70.000 de kilometri, sau aproximativ 60% din diametrul planetei, raportează cercetătorii pe 28 aprilie pe arXiv.org.
Noile informații ar trebui să-i ajute pe oamenii de știință planetari să înțeleagă mai bine nu numai modul în care s-au format planetele gigantice în sistemul nostru solar, ci și natura acestor lumi care orbitează în jurul altor stele.
Pentru a stabili structura nucleului lui Saturn, astronomul Christopher Mankovich și astrofizicianul Jim Fuller, ambii la Caltech, au examinat inelele planetei gigantice. Așa cum cutremurele îi ajută pe seismologi să cerceteze interiorul Pământului, oscilațiile din interiorul lui Saturn pot dezvălui compoziția sa internă. Aceste oscilații modifică forțele gravitaționale ale lui Saturn, inducând unde în inele – în special inelul C, care este cel mai apropiat dintre cele trei inele principale de planetă (SN: 1/22/19).
Analizând o undă din acel inel, împreună cu datele despre câmpul gravitațional al lui Saturn de la acum disfuncta sondă spațială Cassini (SN: 9/15/17), Mankovich și Fuller au descoperit că nucleul are aproximativ 17 mase Pământului de rocă și gheață. Dar există atât de mult hidrogen și heliu amestecate, încât nucleul cuprinde în total 55 de mase Pământului – mai mult de jumătate din totalul lui Saturn, ceea ce este echivalent cu masa a 95 de Pământuri. Această lucrare de „sismologie inelară” va apărea în viitor Astronomia naturii.
„Este un nou mod de a privi planetele gigantice gazoase din sistemul solar”, spune Ravit Helled, un om de știință planetar de la Universitatea din Zurich, care nu a fost implicat în lucrare. „Această cunoaștere este importantă, deoarece se reflectă asupra înțelegerii noastre despre exoplanetele gigantice” și indică faptul că planetele gigantice din alte sisteme solare au probabil structuri mai complexe decât credeau mulți cercetători.
Descoperirea luminează, de asemenea, modul în care s-a format Saturn, spune Nadine Nettelmann, un om de știință planetar la Centrul Aerospațial German din Berlin.
Teoriile mai vechi au postulat că un gigant gazos precum Saturn apare atunci când roca și gheața care orbitează în jurul Soarelui încep să se conglomereze. Plicurile tenuase gazoase permit materialelor solide suplimentare să se scufunde în centru, formând un miez compact. Abia mai târziu, conform acestei teorii, miezul atrage o mulțime de hidrogen și heliu – ingredientele care alcătuiesc cea mai mare parte a planetei. Deși aceste elemente sunt gaze pe Pământ, marea gravitație a lui Saturn le stoarce pe majoritatea într-un fluid dens care estompează linia dintre gaz și lichid.
Dar teoriile mai noi spun, în schimb, că o mulțime de gaz a fost încorporată în miezul de rocă și gheață când a luat formă, acum 4,6 miliarde de ani. Pe măsură ce planeta a acumulat o masă suplimentară, proporția de gaz a crescut. Structura dedusă de Mankovich și Fuller pentru nucleul lui Saturn păstrează această istorie a formării, spune Nettelmann, deoarece chiar centrul planetei, reprezentând cea mai veche parte a lui Saturn, are cea mai mare proporție de rocă și gheață. Fracția de rocă și gheață scade treptat, mai degrabă decât brusc, de la centrul nucleului la marginea acestuia, reflectând dezvoltarea nucleului în timp.
„Concluziile mi se par foarte importante și foarte interesante, iar linia de raționament foarte convingătoare”, spune Nettelmann. Totuși, ea avertizează că valurile suplimentare din inele ar trebui analizate pentru confirmare.
Tipul de oscilație pe care Mankovich și Fuller îl detectează în interiorul lui Saturn implică, de asemenea, că miezul este stabil, mai degrabă decât să clocotească ca o oală cu apă pe o sobă încinsă, care este o modalitate prin care o planetă poate transporta căldură din interiorul său fierbinte spre exterior. Stabilitatea nucleului poate ajuta la explicarea unui puzzle de lungă durată: de ce Saturn emite mai multă energie decât primește de la soare.
După ce planeta s-a format, a fost caldă cu căldura nașterii sale, dar apoi s-a răcit. Cu toate acestea, stabilitatea nucleului ar fi putut pune un capac pe o parte din această răcire, ceea ce a ajutat planeta să rețină căldura pe care o radiază încă și astăzi. În schimb, dacă miezul ar fi transportat căldură prin creșterea și descendența materialului, planeta s-ar fi răcit mai repede și nu ar mai degaja atât de multă căldură.