Los anillos de Saturno revelan la verdadera naturaleza de su núcleo

Saturno se clasifica como un gigante gaseoso porque está compuesto principalmente de hidrógeno y helio; es el segundo planeta más grande de nuestro sistema solar, detrás de Júpiter. Las primeras investigaciones asumieron que la composición de su núcleo rocoso era similar a la del núcleo de la Tierra. Pero los resultados de este nuevo estudio, publicado en astronomía de la naturaleza, muestran que el núcleo de Saturno es en realidad una mezcla difusa de hielo, roca y fluidos metálicos.

Los anillos de Saturno se utilizan como sismógrafo gigante

La sonda Cassini, lanzado por la NASA en 1997, tenía la misión de estudiar todo el sistema de Saturno, es decir, el planeta, sus satélites y sus anillos principales, llamados A, B, C.Durante los 13 años que pasó alrededor de Saturno, permitió recolectar no menos de 635 GB de datos científicos. datos; entre ellos, medidas de gravedad y sísmicas que permitieron identificar la naturaleza del corazón del planeta.

« Usamos los anillos de Saturno como un sismógrafo gigante para medir las oscilaciones dentro del planeta. «, Explicar en el comunicado de prensa, Jim Fuller, profesor asistente de astrofísica teórica en Caltech y coautor del estudio. De hecho, estas oscilaciones internas hacen que el gigante gaseoso tiemble ligeramente y, a su vez, hacen que los anillos se ondulen.

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Este enfoque de sismografía en anillo se mencionó por primera vez a principios de la década de 1990. Pero la primera observación del fenómeno solo se realizó en 2013, gracias al análisis de los datos recopilados por Cassini. Matthew Hedman y Philip Nicholson luego informaron sobre El diario astronómico el descubrimiento de varios patrones espirales en el anillo C, impulsados ​​por perturbaciones gravitacionales periódicas. Sin embargo, estos patrones eran distintos de los causados ​​por el fenómeno de resonancia debido a la presencia de las lunas del planeta (resonancias de Lindblad). Por lo tanto, estaban necesariamente asociados con un fenómeno interno del planeta.

Un núcleo 55 veces más masivo que nuestro planeta

Basándose en este trabajo preliminar, Christopher Mankovich y Jim Fuller examinaron las ondas en los anillos de Saturno para establecer nuevos modelos del interior del planeta. » 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 captan perturbaciones de la gravedad y las partículas en el anillo comienzan a moverse. », Explica Christopher Mankovich en el comunicado de prensa . Actualmente, se utilizan diferentes tipos de observaciones sísmicas para comprender la composición del núcleo de la Tierra. Pero esta es la primera vez que Saturno ha sido probado de esta manera, y los dos científicos quedaron muy sorprendidos por los resultados.

© Caltech / R. Wound (IPAC)

El núcleo de Saturno no sería tan duro como el de la Tierra, sino que estaría compuesto por una mezcla difusa de hielo, rocas y fluidos metálicos, cubriendo aproximadamente el 60% del radio del planeta.

Según sus modelos, las ondulaciones anulares observadas solo pueden explicarse por la presencia de una región de transición núcleo-envolvente difusa, compuesta de capas estables, que se extiende alrededor del 60% del radio del planeta. Estas capas presumiblemente se formaron cuando los materiales más pesados ​​se hundieron hacia el centro del planeta y dejaron de mezclarse con los materiales más ligeros que quedaban por encima de ellos. » Para que el campo gravitacional del 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 te acercas al centro del planeta. Fuller dice.

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Además de la naturaleza relativamente «difusa» del núcleo, ¡resulta estar compuesto por aproximadamente 17 masas terrestres de hielo y roca! Por lo tanto, es mucho más grande y masivo (¡55 veces más masivo que la Tierra!) De lo que pensábamos anteriormente.

El modelo de formación de gigantes gaseosos desafiado

Estos resultados son la mejor evidencia hasta la fecha de que Saturno alberga un núcleo difuso. » Estoy emocionado de que todas las demás características de los anillos puedan enseñarnos cosas nuevas sobre este planeta. Comentarios de Hedman. De la misma forma, un estudio reciente Basado en datos de la nave espacial Juno, sugiere que Júpiter, otro gigante gaseoso, también puede tener un núcleo difuso. Según los autores de este estudio, esta sería la única forma de explicar las medidas de gravedad de Júpiter realizadas por la sonda espacial.

En estos planetas gigantes, el hidrógeno y el helio se mezclan gradualmente con más y más hielo y rocas a medida que nos acercamos al centro. » Es un poco como partes de los océanos de la Tierra, donde la salinidad aumenta a medida que alcanza niveles cada vez más profundos, creando un ambiente estable. », Mankovich explícito.

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Finalmente, esta nueva investigación también cuestiona los modelos actuales de formación de gigantes gaseosos, según los cuales se forman núcleos de roca y luego atraen grandes envolturas de gas. Si los núcleos de estos planetas son, en última instancia, de naturaleza bastante difusa, como sugiere el estudio, la envoltura de gas podría estar involucrada mucho antes en el proceso de formación.