Las ondas en los anillos de Saturno revelan la naturaleza “nebulosa” del foco del gigante gaseoso

Ilustración de Saturno y su núcleo “misterioso”. Crédito: Caltech / R. Hurt (IPAC)

Saturno hace ondas en sus propios anillos

De la misma manera que los terremotos hacen que nuestro planeta retumbe y las oscilaciones internas Saturno Hizo que el gigante gaseoso vibrara muy poco. Estos movimientos, a su vez, provocan ondas en los anillos de Saturno.

En un nuevo estudio aceptado en la revista astronomía natural, dos astrónomos del Instituto de Tecnología de California analizaron estos anillos ondulados para revelar nueva información sobre el núcleo de Saturno. Para su estudio, utilizaron datos antiguos capturados por NASA‘s Cassini, una nave espacial que orbitó al gigante anillado durante 13 años antes de sumergirse en la atmósfera del planeta y desintegrarse en 2017.

Los hallazgos sugieren que el núcleo del planeta no es una bola sólida de roca, como han sugerido algunas teorías anteriores, sino una sopa omnipresente de hielo, roca y fluido mineral, o lo que los científicos denominan núcleo “difuso”. El análisis también revela que el núcleo se extiende a lo largo del 60 por ciento del diámetro del planeta, lo que lo hace mucho más grande de lo estimado anteriormente.

“Usamos los anillos de Saturno como un sismógrafo gigante para medir las oscilaciones dentro del planeta”, dice el coautor Jim Fuller, profesor asociado de astrofísica teórica en Caltech. “Esta es la primera vez que hemos podido investigar sísmicamente la estructura de un planeta gigante gaseoso, y los resultados son muy sorprendentes”.

Jennifer Jackson, profesora de física mineral en William E. dice que el estudio, pero utiliza diferentes tipos de observaciones sísmicas para comprender la composición del núcleo de la Tierra y para detectar potencialmente eventos sísmicos en la Tierra. Venus En el futuro.

Christopher Mankovitch

Christopher Mankovitch.

El autor principal del estudio es Christopher Mankovitch, investigador asociado postdoctoral en ciencias planetarias que trabaja en Fuller Group.

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Los resultados proporcionan la mejor evidencia hasta el momento del misterioso núcleo de Saturno y son consistentes con la evidencia reciente de la misión Juno de la NASA, que indica que el gigante gaseoso Júpiter También puede tener un núcleo atenuado de manera similar.

“Los núcleos brumosos son como lodo”, explica Mankovic. El hidrógeno y el helio del planeta se mezclan gradualmente con más y más hielo y rocas a medida que avanza 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, creando una formación estable “.

La idea de que las vibraciones de Saturno podrían crear ondas en sus anillos y que los anillos podrían usarse como un sismómetro para estudiar el interior de Saturno apareció por primera vez en estudios a principios de la década de 1990 realizados por Mark Marley (BS ’84) y Caroline Porco (PhD ‘). 83), quien más tarde se convirtió en capitán del equipo de imágenes de Cassini. El fenómeno fue observado por primera vez por Matt Hedman y PD Nicholson (PhD ’79) en 2013, quienes analizaron los datos capturados por Cassini. Los astrónomos encontraron que el anillo C de Saturno contenía múltiples patrones espirales impulsados ​​por fluctuaciones en el campo gravitacional de Saturno y que estos patrones eran diferentes de otras ondas en los anillos causadas por interacciones gravitacionales con las lunas del planeta.

Ahora, Mankovic y Fuller han analizado el patrón de ondas en los anillos para construir nuevos modelos del interior de Saturno en declive.

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“Saturno siempre está vibrando, pero es sutil”, dice Mankovitch. “La superficie del planeta se mueve alrededor de un metro cada una o dos horas como un lago que se ondula lentamente. Como un sismógrafo, los anillos detectan las perturbaciones gravitacionales y las partículas del anillo comienzan a vibrar”.

Jim Fuller

Jim Fuller.

Los investigadores dicen que las ondas gravitacionales observadas indican que el interior profundo de Saturno, a medida que rueda por completo, consta de capas estables que se formaron después de que el material más pesado se hundiera en el medio del planeta y dejara de mezclarse con el material más ligero por encima de él.

“Para que el campo gravitacional de un planeta oscile con estas frecuencias particulares, el interior debe ser estable, y esto solo es posible si la fracción de hielo y roca aumenta gradualmente a medida que avanza hacia el centro del planeta”, dice Fuller.

Sus resultados también indican que el núcleo de Saturno es 55 veces la masa de toda la Tierra, con 17 masas terrestres de ese hielo y rocas y el resto es un líquido de hidrógeno y helio.

Hedman, que no forma parte del estudio actual, dice: “Christopher y Jim pudieron demostrar que una característica particular del anillo proporcionó una fuerte evidencia de que el núcleo de Saturno es muy difuso. Estoy emocionado de pensar en lo que todos los demás las características del anillo creadas por Saturno podrían informarnos sobre el planeta “.

Además, los hallazgos plantean desafíos para los modelos actuales de formación de gas gigante, que demuestran que los núcleos de esquisto se forman primero y luego atraen grandes envolturas de gas. Si los núcleos de los planetas son tan nebulosos como sugiere el estudio, los planetas podrían incorporar gas al principio del proceso.

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Referencia: “Núcleo difuso de Saturno revelado por la sismología de anillos” por Christopher R. Mankovitch y Jim Fuller, 16 de agosto de 2021 Disponible aquí astronomía natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01448-3

la astronomía natural Un estudio, “Núcleo difuso de Saturno detectado por la sismología en anillo”, fue financiado por la Fundación Rose Hills y la Fundación Sloan.

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