Кільця Сатурна допомогли уточнити розміри і масу його ядра

Планетологи змогли дати більш точні оцінки розміру і маси ядра Сатурна, проаналізувавши коливання в його кільцях, викликані коливаннями гравітаційного поля планети. Виявилося, що радіус ядра може становити майже 60 відсотків від радіусу газового гіганта, при цьому третину його маси становлять гірські породи і лід. Стаття опублікована в журналі.

Найбільш точні обмеження на моделі внутрішньої структури планет-гігантів вчені отримують в ході досліджень їх гравітаційних полів (детальніше про це ми розповідали на прикладі Юпітера в матеріалі «Під шкірою Юпітера»). Однак на результати подібних досліджень сильно впливають процеси в атмосферах планет, через що стає важко з високою точністю виміряти масу і розміри ядер Юпітера і Сатурна.

Теорія про те, що коливання гравітаційного поля Сатурна можуть створювати коливання в його кільцях, що робить їх своєрідним сейсмографом для вивчення будови газового гіганта, вперше з'явилася на початку 1990-х років, а в 2013 році була підтверджена даними міжпланетної станції «Кассіні», яка в ході спостережень за кільцем С виявила в ньому хвилі щільності, які відрізнялися від інших хвиль у кільцях, викликаних гравітаційними взаємодіями із супутниками Сатурна. В основному реєструвалися коливання типу f-мод, проте були зафіксовані і внутрішні гравітаційні хвилі (g-моди), які несуть інформацію про внутрішню будову планети.

Крістофер Манькович (Christopher R. Mankovich) і Джим Фуллер (Jim Fuller) з Каліфорнійського технологічного інституту використовували архівні дані спостережень «Кассіні» за кільцями газового гіганта, щоб побудувати нову модель внутрішньої структури Сатурна.

Вчені дійшли кількох висновків. Якщо ядро також розглядається як область, що містить половину важких елементів планети, то його ефективний радіус становить 0,32 радіуса Сатурна, якщо ж є стабільна межа ядра і оболонки Сатурна, в якій переважає водень, то радіус ядра становить 0,59 радіуса Сатурна. При цьому маса ядра була оцінена в 55,1 маси Землі, з яких 17,4 маси Землі припадають на гірські породи і лід.

Дослідники відзначають, що ці оцінки маси і радіуси ядра істотно більші, ніж попередні. При цьому межа між ядром і оболонкою Сатурна представляється як дифузна, розділена на шари область, яка затримує темпи охолодження планети, допомагаючи пояснити дивовижно високу світність Сатурна.

Раніше ми розповідали про те, як «Хаббл» побачив три роки «життя» атмосфери Сатурна і як астрономи виявили шари серпанку над шестикутним вихором планети.