Dos astrofísicos confirman la relevancia de una idea avanzada en la década de 1990 y que debería ponerse en práctica mediante el estudio de los anillos de Saturno. Los movimientos dentro del gigante, similares a los terremotos en la Tierra o dentro del Sol, al cambiar el campo gravitacional del planeta al nivel de sus anillos, los hacen vibrar. Luego se puede utilizar como sismógrafo para sondear el interior de Saturno.
Un artículo publicado en el famoso periódico Astronomía de la naturaleza, presentando las obras de dos astrónomos del mítico Caltech que se basó en datos de la nave espacial Cassini sobre el anillos de Saturno, sin duda habría llamado la atención del astrónomo estadounidense de origen alemán Rupert Wildt (1905-1976). A él le debemos los primeros modelos del interior del planetas gigantes, modelos que propuso y desarrolló durante las décadas de 1940 y 1950.
Según él, el interior de los planetas Júpiter y Saturno probablemente estaba formado por un pequeño núcleo rocoso cubierto por una gruesa capa de varias capas de hielo (no solo agua), todo encerrado en una vasta atmósfera fluido, compuesto principalmente dehidrógeno y helio. Estas plantillas también se aplican a Urano y Neptuno, excepto que creemos que sabemos que estos gigantes deben tener un Saco hielo mucho más grande alrededor de un núcleo rocoso. Júpiter se llevaría a temperaturas del orden de 20.000 K (se estima en la Tierra que la temperatura debería alcanzar los 6.000 K), con por supuesto presiones gigantesco difícil de reproducir en los laboratorios de la Tierra.
En las últimas décadas se han mejorado los modelos de los gigantes, ya sea utilizandoexperimentos de laboratorio de alta presión, desde simulaciones numéricas científicos o simplemente analizando los datos recopilados por las misiones Juno y Cassini. El fluido de hidrógeno y helio de Júpiter y Saturno, líquido en gran profundidad, también se solidificaría con hidrógeno que incluso adquiriría propiedades metálicas, hasta supraconductores. Metano yamoníaco también el contenido también puede dar lugar a la formación de diamantes dentro de Neptuno.
Hoy vemos un nuevo ejemplo de este refinamiento en el caso de Saturno, como se explica en el artículo disponible en arXiv del Jim Fuller, profesor asistente deastrofísica teórico de Caltech, y su becario postdoctoral Christopher Mankovich. Los dos hombres llegaron a la conclusión de que el corazón de Saturno probablemente se extiende a aproximadamente el 60% del interior del planeta, que es significativamente más grande que las últimas estimaciones presentadas por los planetólogos. Sobre todo, este corazón sería significativamente más difuso con una diferenciación en rocas, hielo y fluidos metálicos conductores mucho menos nítida de lo que se imaginaba anteriormente, hasta el punto de que es más apropiado hablar de una mezcla que cambia según una degradado mientras nos hundimos en el corazón de la giganta, y no Strates homogéneamente claramente diferenciada químicamente. Sorprendentemente, una conclusión similar ya había surgido de los análisis de los datos recopilados por la nave espacial Juno en el caso de Júpiter.
Una animación que muestra que el anillo C interno de Saturno contiene ondas de densidad espirales que son análogas a las ondas de Lindblad de galaxias espirales excitadas por variaciones en el campo gravitacional durante una interacción entre galaxias. Estas ondas en el anillo C son, por tanto, como un sismógrafo, traicionando los movimientos de la materia dentro de Saturno y permitiendo hacer lo mismo que en el caso de la Tierra con la sismología. © Caltech
Un nuevo ejemplo de astrosismología
En el caso de Saturno, tanto astrofísicos También argumentan que su núcleo es 55 veces la masa de la Tierra, con 17 masas tierra de hielo y roca y el resto es un fluido de hidrógeno y helio. ¿Cómo dedujeron los dos hombres todas estas conclusiones a partir de los datos de Cassini?
Han avanzado varios pasos, una idea brillante que se remonta a la década de 1990 y que deberíamos Mark Marley y Carolyn cerdo. colega de la tarde André BrahicCarolyn Porco se hizo un nombre como miembro de las misiones Cassini y Voyager hasta el punto de liderar el equipo responsable de obtener imágenes de la nave espacial Cassini.
En 2013, los colegas de Marley y Porco Matt Hedman y PD Nicholson demostraron que su idea es relevante en la práctica al analizar las observaciones de Cassini.
¿Qué observaciones de Cassini? Simplemente, aquellos que muestran la formación y propagación de ondas “espirales” en el anillo C de Saturno. Comienza a 74.658 kilómetros del centro de Saturno y se extiende hasta 92.000 kilómetros, estando comprendido entre el anillo D, el más interno y del que está separado por la división Guérin, y el anillo B, más externo y separado por la división Lyot. .
Estas ondas son estimuladas por variaciones en el tiempo del campo de gravitación alrededor de Saturno y como Mark Marley y Carolyn Porco entendieron, parte de las variaciones en el campo gravitacional no están relacionadas a los movimientos de las lunas de Saturno sino a variaciones específicas del campo del planeta gigante.
La nave espacial Cassini ha tomado imágenes de dos pequeñas lunas de Saturno cuyos campos gravitacionales oscilan la distribución de partículas en el anillo F de Saturno. Las simulaciones muestran animaciones que exponen claramente las ondas generadas en el anillo F, el más externo de los anillos de Saturno. © NASA
Estas variaciones específicas son generadas por cambios en la distribución de la materia dentro de Saturno en respuesta, por ejemplo, a la propagación deondas sísmicas como los que se pueden encontrar dentro del Soleil y que los astrofísicos utilizan para hacer heliosismología. Estos cambios también pueden deberse a las oscilaciones y deformaciones del corazón de Saturno que están relacionadas con movimientos de la superficie del agua en un vaso moderadamente agitado. Los anglosajones hablan de ” chapoteando “Para describir los movimientos superficiales libres de un líquido en estas condiciones, y en francés este fenómeno se conoce como“ chapoteo ”. Las olas en espiral y chapoteando se pueden ver en la visión del artista en el primer video de arriba.
Mark Marley y Carolyn Porco dedujeron lógicamente que las ondas en los anillos de Saturno eran, por tanto, una traducción directa de lo que podría llamarse temblores dentro de Saturno, y que estábamos frente a un ventana observación perteneciente a la astrosismología permitiendo, como en la Tierra con el sismología, para explorar la estructura y composición del interior de Saturno.
Los análisis presentados hoy en el artículo de Astronomía de la naturaleza Ahora, háganos pensar que el corazón de Saturno es en cierto modo el equivalente a una bola de barro debido a la mezcla de rocas, hielo y fluidos de hidrógeno y helio que parece constituirlo. Finalmente, esta mezcla es una especie de fósil del nacimiento de Saturno.
La cosmogonía de Júpiter y Saturno implica la formación inicial de un gran núcleo de rocas y hielo en el que el gas según la teoría dominante actual. Pero hay otro modelo en el que el proceso realmente comienza con una colapso gran región espontánea en gas protosolar y disco de polvo. ¿Tenemos que retroceder un poco en la dirección de este modelo?
Durante años, Jim Fuller y sus colegas han estado explorando la idea de una sismología para Saturno mediante el estudio de sus anillos. Aquí hay una presentación técnica. Para obtener una traducción al francés muy precisa, haga clic en el rectángulo blanco en la esquina inferior derecha. Deben aparecer subtítulos en inglés. Luego haga clic en la tuerca a la derecha del rectángulo, luego en “Subtítulos” y finalmente en “Traducción automática”. Elija “francés”. © CIDER Dynamic Earth
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