Saturna gredzeni “zvana” kā zvans

Šis Cassini attēls, tuvojoties vasaras saulgriežiem, atklāj Saturna ziemeļu puslodi.

Šis Cassini attēls, tuvojoties vasaras saulgriežiem, atklāj Saturna ziemeļu puslodi. (Attēla kredīts: NASA/JPL-Caltech/Kosmosa zinātnes institūts)

Saturna gredzeni zvana kā zvans, kas ļauj pētniekiem izpētīt dziļi planētas sirdī.

Gravitācijas spēki stumj seismiskos viļņus no Saturna iekšienes savā iekšienē gredzenu sistēma , kur NASA Cassini misija spēja noteikt minūšu trīci. Saskaņā ar jaunu pētījumu liela daļa planētas iekšpuses ir vairāk slāņainas, nekā tika gaidīts iepriekš.

Planētas slēpj savus iekšējos procesus aiz grūti iekļūstošiem slāņiem. Kamēr akmeņainos ķermeņos, piemēram, Zemē un Mēnesī, var pārbaudīt slāņus, pētot zemestrīču radītos seismiskos viļņus, gāzes milžiem nav cietas virsmas, lai izmērītu šādus viļņus. Tā vietā pētniekiem ir jāizmanto citas metodes, piemēram, pētot planētas magnētisko lauku.

Saistīts: Pārsteidzošas Saturna fotogrāfijas no NASA Cassini Orbiter

Dinamiska saspēle starp Saturnu

Dinamiskā mijiedarbība starp Saturna lielāko mēness Titānu un tā gredzeniem šajā attēlā ir uzņemta no NASA kosmosa kuģa Cassini, kas uzņemts 2009. gada 20. septembrī un izlaists 2013. gada 23. decembrī. Katrā Saturna gredzenu vietā daļiņas riņķo noteiktā laika posmā , vai ritms. Šis attēls ir vērsts uz divām atsevišķām un tuvām gredzenu vietām, kur šie ritmi ir sinhroni ar dažādiem Titāna 16 dienu orbītas aspektiem, radot paraksta efektus, kas norāda no attāluma atpakaļ uz Titānu.(Attēla kredīts: NASA/JPL-Caltech/Kosmosa zinātnes institūts)

Neilgi pēc tam, kad 2004. gadā NASA misija Cassini ieradās Saturnā, pētnieki saprata, ka planētas gredzeni dīvaini svārstās. Atsevišķu viļņu vietā, ko paredz pašreizējā teorija, kosmosa kuģis atklāja mazu viļņu kopas, kuras varētu izskaidrot ar gravitācijas viļņu klātbūtni planētas iekšējās daļas dziļākajā daļā.

'Patiesībā [gravitācijas viļņi] ir tas, ka tikai to pastāvēšana prasa, lai vismaz daļa no šī dziļā interjera būtu relatīvi mierīga un stabila, nevis konvektīva,' sacīja Kalifornijas Tehnoloģiju institūta pētnieks Kristofers Mankovičs. e -pastā.

Pirms šo jauno pētījumu parādīšanās mūsu Saules sistēmas milzu planētu pamatzināšanas liecināja, ka to karstā šķidruma interjers izspiež siltumu uz āru, līdzīgi kā lavas lampa. Bet smago sastāvdaļu, piemēram, akmens un ūdens ledus, klātbūtne zem vieglāka ūdeņraža un hēlija var kavēt šķidruma kustību un radīt gravitācijas viļņus. Saturna gadījumā šie viļņi var izraisīt planētas zvana signālu.

'Iekšējo gravitācijas viļņu noteikšana Saturnā, izmantojot gredzenu seismoloģiju, tagad ir viens no trūcīgajiem pierādījumiem, ka ievērojama Saturna interjera daļa ir stabili noslāņota, nevis konvektīva,' sacīja Mankovičs.

Zvana kā zvans

Uz akmeņainām planētām, piemēram, Zeme, traucējumi zem planētas virsmas var pārvietoties kā vilnis, kas pārvietojas pa planētas iekšpusi un tās virsmu. Tā rezultātā lielas trīce var būt jūtama simtiem jūdžu attālumā no a spēcīga zemestrīce . Galu galā citu ceļojošo viļņu iejaukšanās var radīt stāvošu viļņu modeli, kas aptver visu planētu.

'Tas nozīmē, ka visa planēta zvana kā zvans,' sacīja Mankovičs.

Tāpat kā zvans, šī viļņa īpašības nosaka planētas lielums, forma un sastāvs. Tie atklāj ieskatu liela mēroga struktūrās zem virsmas, ieskaitot tās, kurām citādi nevar piekļūt.

Tas pats process notiek uz Saturna, kur planētu ieskauj skaista gredzenu sistēma, kas sastāv no sīkiem klinšu un ledus gabaliņiem. Lielāko daļu laika viņu orbīta ir mierīga un sakārtota, ik pa laikam notiek sadursmes. Zinātnieki gadu desmitiem ir zinājuši, ka gredzena daļiņas var ietekmēt planētas 82 pavadoņu pievilkšanās spēks. Lai gan gredzenu seismoloģija bija deviņdesmito gadu sākumā , tikai tad, kad kosmosa kuģis pavadīja laiku ap planētu, ideju varēja īstenot.

Cassini atklāja, ka arī Saturna gredzeni tika pakļauti planētas svārstīgā gravitācijas lauka trīcei. Kosmosa kuģis raksturoja vairāk nekā 20 viļņus Saturna gredzenu sistēmā, ko izraisīja planētas sirds. Mijiedarbība notiek tikai īpašās gredzenu vietās, taču rezultāti var būt “dramatiski”, uzskata Mankovičs. Efekts ir neliels - viļņi no pīķa līdz maksimumam ir tikai vienu kilometru, bet gredzeni aptver gandrīz 180 000 jūdzes (300 000 km).

'Šie viļņi patiešām ir acīmredzami tikai ļoti smalkā mērogā,' sacīja Mankovičs. 'Cassini ļāva izsmalcināti izpētīt šos viļņus, dodoties uz Saturnu, lai tuvāk un personīgi izpētītu sistēmu.'

Izpratne par notiekošo dziļi Saturna sirdī ir ļoti nepārtraukts process. Pēc Mankoviča teiktā, gredzenu seismoloģija dod priekšroku biezam, stabilam reģionam, kas veido aptuveni ceturto daļu no planētas rādiusa. Tas ir nedaudz pretrunā ar izpratni, kas iegūta no planētas magnētiskā lauka, kas dod priekšroku šauram, stabilam reģionam tikai 5 līdz 10% no planētas iekšpuses.

Mankovičs saka, ka vēl ir pāragri teikt, kādi rezultāti liecina par planētas iekšpusi, taču viena iespēja ir tāda, ka process, kas rada planētas magnētisko lauku, vēl vairāk atšķiras no līdzgaitnieka gāzes giganta Jupitera, nekā bija paredzēts iepriekš.

'Tas būs aizraujoši daži nākamie gadi, jo tiks izstrādāta pilnīga daudzinstrumentu Cassini datu ietekme,' sacīja Mankovičs. Taču Mankovičs, šķiet, nebija satraukts par satraukumu.

'Tas liecina par tādas kosmosa kuģa misijas spēku kā Cassini, ka mums ir tik dažādi dati, ka dažādas tās daļas, šķiet, saka dažādas lietas - tas atspoguļo plaisu mūsu izpratnē un sniedz iespēju atklāt. Zinātniskā sinerģija labākajā gadījumā, ”viņš piebilda.

Sekojiet Nolai tālāk Facebook un Twitter vietnē @NolaTRedd . Seko mums vietnē Twitter @Spacedotcom un tālāk Facebook .

PIEDĀVĀJUMS: ietaupiet 45% par izdevumiem “Viss par kosmosu”, “Kā tas darbojas” un “Viss par vēsturi”!

Ierobežotu laiku jūs varat izņemt digitālo abonementu jebkuram no mūsu vislabāk pārdotie zinātniskie žurnāli tikai par 2,38 USD mēnesī jeb 45% no standarta cenas pirmajos trīs mēnešos. Skatīt darījumu