研究人员:“和预想的完全不同。”

科学家们通过观测土星环上的波，可以测定土星核心的大小和形状。它的内核比想象的要大得多，也很奇妙。

最新研究表明，土星内部的内核是直径占60%的巨大物体，而且似乎是由冰、岩石和气体混合而成的奇怪的汤状块状。这项从土星环中解脱出来的研究结果于 8 月 16 日发表在天文学杂志《自然天文学》上。

论文作者之一、美国加利福尼亚理工大学的克里斯·曼科比克说：“这是一个巨大的内核。和我们预想的完全不同。”。这一意外的研究成果，也迫使科学家们重新思考土星的形成机制以及磁场产生的机制。美国约翰霍普金斯大学的萨宾·斯坦利说：“我们在某种程度上已经预料到土星的内核很复杂，但实际上比它还要复杂。”。另外，他并没有参加这次的研究。

为了详细调查土星内部，科学家们把目光转向了土星环。因为土星环就像地震仪一样，记录着这颗行星内部的行为。对土星环进行分析的研究小组表明，土星核心的质量相当于17个地球，而且与之前的预想不同，不是由岩石或铁构成的致密质量。

“要想知道行星的最深处是什么是非常困难的，尤其是像土星这样的巨大行星。”，史丹利说。“所有的新信息都会修正现有的知识。”。今后，科学家们必须弄清楚拥有如此庞大而杂乱核心的巨大行星的成长过程。

土星内部的入口

土星最大的特征在于它的环。圆环从远处看像块圆板，但实际上是由无数冰块组成的，有房子那么大的块，也有小石子那么大的块。由于与土星及其卫星的重力相互作用，冰块会被挤压、拉扯或变形。

由此形成的环的“涟漪”，也是土星内部构造的记录。科学家通常利用引力场的变化来探测行星的内部，但这种方法无法观察到像土星这样的巨大气体行星的内部。取而代之的是环。

20世纪90年代初，行星科学家马克·马利认为，由于土星内部物质的运动，在靠近土星的暗而宽的C环上产生了波纹，因此可以观测到。土星的心脏在跳动，内脏在运动，整个星球都在动。这种振动与环上的粒子相互作用，在C环上形成被称为“螺旋密度波”的波纹。

曼科比克说，马利的想法“被证明是100%正确的”。但是为了证明他的预测，需要20年以上的岁月和数十亿美元规模的宇宙探索。

2013 年，科学家们检查了来自美国宇航局卡西尼号探测器的数据，首次在环中发现了地震的痕迹，并用它来观察土星内部。研究小组将这一新的研究领域称为“土星地震学(kronoseismology)”，并将观测到的波纹，大部分与土星内部的运动相关联。2019年，科学家还利用这种方法发现土星每10小时33分旋转1圈。

土星的巨大内核

曼科比克和富勒利用土星环的波纹，表明土星的核心占据了很大的部分。原先认为土星的核心是岩石和铁块，但通过此次分析发现，是氢、氦、冰和岩石混合的轮廓模糊的汤状物。即使把土星劈成两半，也看不出像洋葱、麦芽糖或地球那样明显的层状构造。核心的边界很模糊，越接近中心，物质的浓度就越高。

据悉，曼科比克因为自己得出的土星图像太过奇特，曾试图用其他方法解释土星环的波纹。但是，他们得出的土星核心模型与科学家们从土星收集的大量重力数据完全一致。另外，这与NASA朱诺号木星探测器的观测结果也非常相似，朱诺号曾表示木星核心有可能是类似的低密度混合物。

留下的谜团

巨大的气体行星是从一小块物质开始，然后逐渐变大，原始行星的重力将附近的气体全部吸引而诞生的。但在这样的剧本中，能否制造出像曼科比克和富勒观测到的内核还是未知数。

土星的中心部分有可能在45亿年的进化过程中发生了变化。可能是气体氢逐渐变成液态的金属状态，或者其他未知的过程导致了变化。

另一个令人意外的是，曼科比克和富勒推测土星核心没有对流。如果这是真的，也许就能解释为什么用红外线观测土星时，土星看起来亮得惊人了。马利说：“木星的亮度是形成45亿年之后的理论预测的亮度，但土星的亮度太亮了。”，“如果内核没有对流，土星降温的速度就会变慢，比预想的还要亮。”

但是，如果内核没有对流，就很难理解土星的磁场。通常行星的磁场是由内部对流产生的(发电机理论)。但是，在这次的研究中，核心不会发生对流。也有可能是在内核内部或内核外侧有一层液体金属氢在旋转，但即使是这样，也很难解释土星磁场的对称性。

为了解开对土星的疑虑，土星探测器卡西尼号收集到的海量信息将被仔细审查，使用超级计算机对土星内部进行详细模拟，并使用望远镜在土星上进行实验。地球，有需要。将来，同样的技术可能会被用来仔细检查天王星和海王星等环，以揭开写在冰粒上的秘密。