Планетологи смогли дать более точные оценки размера и массы ядра Сатурна, проанализировав колебания в его кольцах, вызываемые колебаниями гравитационного поля планеты. Оказалось, что радиус ядра может составлять почти 60 процентов от радиуса газового гиганта, при этом треть его массы составляют горные породы и лед. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Наиболее точные ограничения на модели внутренней структуры планет-гигантов ученые получают в ходе исследований их гравитационных полей (подробнее об этом мы рассказывали на примере Юпитера в материале «Под кожей Юпитера»). Однако на результаты подобных исследований сильно влияют процессы в атмосферах планет, из-за чего становится трудно с высокой точностью измерить массу и размеры ядер Юпитера и Сатурна.
Теория о том, что колебания гравитационного поля Сатурна могут создавать колебания в его кольцах, что делает их своеобразным сейсмографом для изучения строения газового гиганта, впервые появилась в начале 1990-х годов, а в 2013 году была подтверждена данными межпланетной станции «Кассини», которая в ходе наблюдений за кольцом С выявила в нем волны плотности, которые отличались от других волн в кольцах, вызванных гравитационными взаимодействиями со спутниками Сатурна. В основном регистрировались колебания типа f-мод, однако были зафиксированы и внутренние гравитационные волны (g-моды), которые несут информацию о внутреннем строении планеты.
Кристофер Манькович (Christopher R. Mankovich ) и Джим Фуллер (Jim Fuller) из Калифорнийского технологического института использовали архивные данные наблюдений «Кассини» за кольцами газового гиганта, чтобы построить новую модель внутренней структуры Сатурна.
Ученые пришли к нескольким выводам. Если ядро рассматривается как область, содержащая половину тяжелых элементов планеты, то его эффективный радиус составляет 0,32 радиуса Сатурна, если же есть стабильная граница ядра и оболочки Сатурна, в которой преобладает водород, то радиус ядра составляет 0,59 радиуса Сатурна. При этом масса ядра была оценена в 55,1 массы Земли, из которых 17,4 массы Земли приходятся на горные породы и лед.
Исследователи отмечают, что эти оценки массы и радиусы ядра существенно больше, чем предыдущие. При этом граница между ядром и оболочкой Сатурна представляется как диффузная, разделенная на слои область, которая задерживает темпы охлаждения планеты, помогая объяснить удивительно высокую светимость Сатурна.
Ранее мы рассказывали о том, как «Хаббл» увидел три года «жизни» атмосферы Сатурна и как астрономы обнаружили слои дымки над шестиугольным вихрем планеты.
Александр Войтюк