211service.com
De binnenkant van Saturnus klotst in het rond
De ringen van Saturnus zoals gezien door de Cassini-sonde. NASA
Met zijn enorme ringen met een diameter van 175.000 mijl is Saturnus een unieke planeet in het zonnestelsel. Blijkt dat de binnenkant ook behoorlijk uniek is. Een nieuwe studie gepubliceerd in Nature Astronomy op maandag suggereert dat de zesde planeet vanaf de zon een pluizige kern heeft die heen en weer beweegt.
Het is nogal een verrassende vondst. Het conventionele beeld voor de interne structuur van Saturnus of Jupiter is dat van een compacte kern van rotsachtig of ijzig materiaal, omgeven door een omhulsel van waterstof en helium met een lagere dichtheid, zegt Christopher Mankovich , een planetaire wetenschapper bij Caltech en co-auteur van de nieuwe studie, samen met zijn collega Jim Fuller .
Wat Mankovich en Fuller zagen, is in wezen een vervaagde versie van die conventionele structuur. In plaats van een nette grens te zien die de zwaardere rotsen en het ijs scheidt van de lichtere elementen, ontdekten ze dat de kern oscilleert, zodat er geen enkele, duidelijke scheiding is.
Deze diffuse kern strekt zich uit tot ongeveer 60% van de straal van Saturnus - een enorme sprong van de 10 tot 20% van de straal van een planeet die een traditionele kern zou innemen.
Een van de wildste aspecten van het onderzoek is dat de bevindingen niet afkomstig zijn van het rechtstreeks meten van de kern - iets wat we nooit hebben kunnen doen. In plaats daarvan wendden Mankovich en Fuller zich tot seismografische gegevens over de ringen van Saturnus die voor het eerst werden verzameld door NASA's Cassini-missie, die het Saturnus-systeem van 2004 tot 2017 verkende.
Saturnus luidt in wezen altijd als een bel, zegt Mankovich. Terwijl de kern wiebelt, creëert het zwaartekrachtsverstoringen die de omringende ringen beïnvloeden, waardoor subtiele golven ontstaan die kunnen worden gemeten. Toen de kern van de planeet oscilleerde, was Cassini in staat om de C-ring van Saturnus (het tweede blok ringen van de planeet) te bestuderen en de kleine maar consistente zwaartekrachtsring veroorzaakt door de kern te meten.
Mankovich en Fuller keken naar de gegevens en creëerden een model voor de structuur van Saturnus dat deze seismografische golven zou verklaren - en het resultaat is een wazig interieur. Deze studie is tot nu toe het enige directe bewijs voor een diffuse kernstructuur in een vloeibare planeet, zegt Mankovich.
Mankovich en Fuller denken dat de reden waarom de structuur werkt, is dat de rotsen en het ijs nabij het centrum van Saturnus oplosbaar zijn in waterstof, waardoor de kern zich als een vloeistof in plaats van als een vaste stof gedraagt. Hun model suggereert dat de diffuse kern van Saturnus rotsen en ijs bevat die samen meer dan 17 keer de massa van de hele aarde vormen, dus dat is veel materiaal dat rondwaart.
Een diffuse kern kan een paar grote implicaties hebben voor hoe Saturnus werkt. Het belangrijkste is dat het een deel van het interieur zou stabiliseren tegen convectieve hitte, die anders de binnenkant van Saturnus met turbulentie zou doen kolken. In feite geeft deze stabiliserende invloed aanleiding tot de interne zwaartekrachtgolven die de ringen van Saturnus beïnvloeden. Bovendien zou de diffuse kern verklaren waarom de oppervlaktetemperaturen van Saturnus hoger zijn dan wat traditionele convectieve modellen suggereren.
Toch erkent Mankovich dat het model op een aantal belangrijke manieren beperkt is. Het kan niet verklaren wat wetenschappers hebben waargenomen over het magnetische veld van Saturnus, dat in veel opzichten bizar is (het vertoont bijvoorbeeld een bijna perfecte symmetrie op zijn as, wat vrij ongebruikelijk is). Hij en Fuller hopen dat toekomstig onderzoek het interieur nauwer kan beperken en wetenschappers een idee kan geven van hoe de kern van de planeet het magnetische veld kan beïnvloeden.
Ze hopen ook dat NASA's Juno-missie een vergelijkbare diffuse kern in Jupiter zou kunnen onthullen. Dat zou een lange weg zijn om vermoedens te bevestigen dat wanneer reuzenplaneten worden gevormd, het proces op natuurlijke wijze gradiënten van materiaal creëert in tegenstelling tot schone en vaste kernen. Wat onderzoek met behulp van zwaartekrachtgegevens verzameld door Juno lijkt dit idee ook te ondersteunen .