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Las ondas en los anillos de Saturno revelan un corazón "misterioso" gigante escondido debajo de la superficie

Las ondas en los anillos de Saturno revelan un corazón “misterioso” gigante escondido debajo de la superficie

¿Qué hay en el gigante gaseoso?

Luego. Es muy difícil examinar el interior de Júpiter y Saturno. Pero el vasto, fascinante y único sistema de anillos de Saturno demuestra ser una excelente herramienta para calcular densidades en las profundidades de las capas de nubes gruesas, hasta el núcleo.

Este núcleo, según un nuevo análisis de “oscilaciones” en el anillo principal interno de Saturno, probablemente no sea una bola densa de níquel-hierro, Como muchos creenPero es una región “neblinosa” principalmente hidrógeno y helio, con una mezcla gradual de elementos pesados, que se extiende hasta el 60 por ciento del radio del planeta y contiene alrededor de 17 masas terrestres de hielo y roca.

Existente, Publicado en astronomía natural, es parecido a Hallazgos recientes sobre el interior del comprador Basado en los datos de Juno, y podría cambiar nuestras suposiciones sobre la estructura temprana y la historia de formación de Saturno.

“Los núcleos borrosos son como lodo” dijo el científico planetario y autor principal del estudio, Christopher Mankovitch del Instituto de Tecnología de California.

“El hidrógeno y el helio del planeta se mezclan gradualmente con más y más hielo y rocas a medida que te mueves hacia el centro del planeta. Es un poco como partes de los océanos de la Tierra donde la salinidad aumenta a medida que alcanzas niveles cada vez más profundos, estabilizando la disposición. . “

¿Cómo se vería el kernel? (Caltech / R. Hurt, IPAC)

¿Cómo aprendemos eso de los anillos de Saturno? Todo tiene que ver con la forma en que el retumbar del vientre de Saturno afecta el campo gravitacional externo del planeta.

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“Usamos los anillos de Saturno como un sismógrafo gigante para medir las oscilaciones dentro del planeta”, Ella dijo Coautor y astrofísico de Caltech Jim Fuller. “Esta es la primera vez que hemos podido investigar sísmicamente la estructura de un planeta gigante gaseoso, y los resultados son muy sorprendentes”.

Las ondas acústicas y las oscilaciones dentro de los cuerpos cósmicos son una gran herramienta para examinar su estructura interna.

Lo hacemos aquí en la Tierra, donde los terremotos envían ondas similares que se extienden por todo el planeta; La forma en que estas ondas rebotan allí puede revelar diferentes intensidades, lo que nos permite identificar estructuras que nunca podríamos esperar ver.

En el Sol y otras estrellas, las ondas sonoras internas aparecen como fluctuaciones en el brillo.

Saturno no es un lugar para un sismómetro, ni está sujeto a fluctuaciones en el brillo, pero muchos años atrás, los científicos han observado patrones distintos en el anillo C de Saturno, su anillo principal más profundo.

Llegaron a la conclusión de que es poco probable que resulten de las lunas de Saturno, porque estos patrones se encuentran en los anillos exteriores. En cambio, parecen ser generados por vibraciones profundas en el interior del planeta, que afectan su campo gravitacional.

Bandera de Kronoz¿Cómo deberían afectar las oscilaciones internas a los anillos de Saturno? (Matthew Hedman / Universidad de Idaho)

Así apareció el campo de la ciencia de Kronose: el estudio del interior de Saturno mediante el análisis de estas ondas en el anillo C.

El equipo de Caltech ahora ha realizado un nuevo análisis de la onda del anillo C interno previamente caracterizada, que tenía una frecuencia mucho más baja de lo esperado del patrón interno invariante de Saturno. Descubrieron que este patrón de frecuencia impone una nueva restricción estricta a la composición interna de Saturno.

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“Nuestros modelos imponen limitaciones estrictas a la masa y el tamaño del núcleo del elemento pesado en Saturno, aunque la naturaleza diluida de este núcleo requiere una descripción más precisa que los modelos tradicionales en capas”. Escriben en sus papeles.

Basándose en estas limitaciones, concluyeron que el núcleo tiene una masa de aproximadamente 55 veces la de la Tierra y contiene 17 masas terrestres de roca y hielo.

El resto será principalmente hidrógeno y helio. Todo es difuso y mezclado gradualmente, en lugar de una estratificación estrechamente definida, con una concentración más densa de elementos pesados ​​en el centro.

Esto plantea un desafío a los modelos de formación planetaria. Se cree que los planetas se forman a partir de un modelo de acreción de guijarros de abajo hacia arriba, en el que pequeños trozos de roca se unen electrostáticamente hasta que una ‘semilla’ planetaria se vuelve lo suficientemente grande como para atraer más y más material por gravedad, y eventualmente forma un planeta.

Para los gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, se pensaba que los materiales más pesados ​​se hundían hacia el centro, formando un núcleo sólido y dejando que el gas menos denso se elevara a las regiones exteriores.

Los modelos modernos sugieren más Distribución gradual de materiales.; o podría ser Mezcla de embarazo Conduce a una distribución más gradual.

Sin embargo, el modelado de las vías de modulación de un núcleo es ambiguo. Demostrado ser desafiante, y probablemente se necesitaría un juego científico más complejo para comprender completamente cómo sucede esto.

Esto puede ser poner el carro un poco antes que el caballo. El nuevo estudio se basa en una sola onda de bucle C. Más cronología puede ayudar a validar la interpretación del misterioso corazón de Saturno.

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La búsqueda fue publicada en astronomía natural.

Una versión anterior de este artículo se publicó en mayo de 2021.