Ukázalo sa, že prstenec planéty Saturn je vynikajúcim nástrojom na študovanie zloženia planéty. V novej štúdii publikovanej v žurnále Nature Astronomy dokázali vedci prostredníctvom analýzy vzorov vibrácií prstenca zistiť mnoho nových informácií o jadre Saturnu. Na tému upozornili vedecké portály SciTechDaily a ScienceAlert.

Saturnov prstenec ako seizmograf

Podobne ako zemetrasenia spôsobujú chvenie našej planéty, oscilácie vo vnútri Saturnu spôsobujú jeho nepatrné vibrácie. Tie sa prenášajú až do jeho prstenca, kde spôsobujú malé vlnenie. Údaje o týchto vlnách odborníci získali z archívnych údajov sondy Cassini, ktorá študovala nielen samotnú planétu, ale aj jej mohutnú sústavu prstencov a početnú rodinu mesiacov.

Zloženie jadra Saturnu. Caltech/R. Hurt, IPAC

„Prstence Saturnu sme použili ako obrovský seizmograf na meranie oscilácií vo vnútri planéty,“ vysvetľuje spoluautor štúdie a astrofyzik Jim Fuller. „Toto je prvýkrát, čo sme mohli seizmicky sondovať štruktúru veľkej plynnej planéty. Výsledky boli veľmi prekvapujúce,“ dodáva.

Ukázalo sa totiž, že jadro planéty je úplne iné ako naznačovali doterajšie teórie, ktoré vykresľovali jadro Saturnu ako „tvrdú kamennú guľu“. Po novom však jadro pripomína skôr akúsi difúznu zmes ľadu, kameňa a tekutých kovov. Toto „polievkové“ jadro vedci označujú pojmom „fuzzy“ a ukazujú, že je oveľa väčšie ako sa doposiaľ myslelo.

Na základe svojich zistení vedci usúdili, že hmotnosť jadra je približne 55-krát väčšia ako hmotnosť Zeme, pričom ľad a kamene tu tvoria 17-násobok hmotnosti Zeme. Zvyšnú hmotnosť by mal tvoriť prevažne vodík a hélium.

NEPREHLIADNI
Na Marse má za sebou ďalší úspešný let. Vrtuľník Ingenuity už robí prieskumníka pre rover Perseverance

Niečo tu nesedí

Najzaujímavejším je spomenúté zistenie, že jadro je difúzna a postupne premiešaná zmes, čo predstavuje problém pre naše modely formovania planét. Konvenčné modely naznačujú, že Saturn má kompaktné jadro zo skál a ľadu, ktoré je jasne rozdelené od obalu (tvorí ho vodík a hélium). Tu sa však ukazuje, že jadro v skutočnosti nemá jasne definovaný koniec, ale len akúsi prechodnú oblasť, ktorá siaha až do 60 % priemeru planéty, upozorňuje portál Gizmodo.

Inak povedané, súčasne modely tvorby plynných obrov hovoria o tom, že sa najskôr vytvorí kamenné jadro, ktoré na seba nabalí množstvo plynu. Ak sú jadrá plynných planét skutočne typu „fuzzy“ ako naznačuje nová štúdia, potom musel byť plyn prítomný už na samom začiatku formovania planéty.

Podľa hlavného autora štúdie jadro Saturnu pripomína „bahno“, kde sa postupne mieša plynný vodík a hélium s ľadom a horninami.  Čím bližšie sme k centru planéty, o to väčším množstvom ľadu a hornín sa vodík a hélium premiešava.

Myšlienka, že oscilácie Saturnu môžu vytvoriť vlny v jeho prstencoch pochádza z 90. rokov minulého storočia. Prvé pozorovanie týchto vĺn z roku 2013 so sebou prinieslo aj jeden zaujímavý poznatok – vzory vĺn objavujúcich sa v najvnútornejšom hlavnom prstenci (Saturnov prstenec C) sú odlišné od vĺn v iných prstencoch.

Vedci usúdili, že vlny v prstenci C sú generované kmitmi hlboko vo vnútri planéty, ktoré ovplyvňujú aj gravitačné pole a nie gravitačnými interakciami s jeho mesiacmi, ako to je pri vonkajších prstencoch.

Autori novej štúdie teraz tieto vzory vĺn z prstencov analyzovali a zisitili, že sa nezhodujú s doposiaľ navrhovanými modelmi. Vytvorili teda úplne nový model vnútra Saturnu, ktorý by mal lepšie zodpovedať realite.

Aj napriek tomu, že povrch planéty sa pohybuje rýchlosťou jeden meter za hodinu a jeho vnútorné vrstvy sa taktiež vlnia, ako celok sú stabilné. „Aby gravitačné pole planéty oscilovalo s týmito konkrétnymi frekvenciami, musí byť interiér stabilný, čo je možné len vtedy ak sa množstvo ľadu a kameňa postupne smerom dovnútra zvyšuje,“ vysvetľuje Fuller.