土星环中的涟漪，揭示了隐藏在地表下的秘密

气态巨行星里有什么？木星和土星的内部实际上很难探测。但事实证明，土星独特而辉煌的环系统是一个很好的工具，可以计算出其厚厚的云层下深处的密度，一直到核心。

根据对土星最内层主环“摆动”的新分析，该核心可能不是许多人认为的由镍和铁组成的致密球，而是一个主要由氢和氦组成的“模糊”区域，并逐渐混合更重的元素，延伸到地球半径的 60%，包含大约 17 个地球质量的冰和岩石。

发表在《自然天文学》上的这一发现与最近基于朱诺号数据对木星内部的发现相似，它可能会改变我们对土星早期结构和形成历史的假设。

来自加州理工学院的行星科学家和该研究的主要作者克里斯托弗曼科维奇说： “模糊的核心就像污泥。”

“当你向行星中心移动时，行星中的氢气和氦气逐渐与越来越多的冰和岩石混合。这有点像地球海洋的一部分，随着你越来越深，咸度会增加，从而形成一个稳定的海洋。配置。”

核心可能是什么样子（加州理工学院）

我们如何从土星环中了解到这一点？这一切都与土星腹部的隆隆声对行星外部引力场的影响有关。

“我们使用的土星环就像一个巨大的地震仪来测量地球内部的振荡，”说合着者，加州理工学院的天体物理学家吉姆·福勒。“这是我们第一次能够通过地震探测气态巨行星的结构，结果非常令人惊讶。”

天体内部的声波和振荡是探测其内部结构的绝佳工具。

我们在地球上这样做，在那里地震会发出类似的波浪在地球上荡漾；这些波如何在那里反弹可以揭示不同的密度，使我们能够识别我们永远无法看到的结构。

在太阳和其他恒星上，内部声波表现为亮度波动。

土星不是地震仪的地方，它不会经历亮度波动，但几年前，科学家们注意到土星 C 环的标志性图案。

他们得出结论，这些不太可能由土星的卫星产生，因为这些图案位于外环中。相反，它们似乎是由影响引力场的行星内部深处的振荡产生的。

内部振荡如何影响土星环（马修·赫德曼）

因此，克朗地震学领域出现了：通过分析 C 环中的这些波来研究土星的内部。现在加州理工学院团队对先前表征的内部 C 环波进行了新的分析，其频率远低于已建立的土星内部模型的预期。他们发现，这种频率模式对土星的内部构成施加了严格的新限制。

他们在论文中写道： 我们的模型对土星重元素核心的质量和大小进行了严格的限制，尽管与传统分层模型相比，这个核心的稀薄性质需要更细致的描述。

基于这些限制，他们推断地核的质量约为地球质量的 55 倍，其中包含相当于 17 个地球质量的岩石和冰。

其余的主要是氢气和氦气；整个事物是分散的并逐渐混合的，而不是严格划定的分层，更重的元素集中在最中心。

这对行星形成模型提出了一些挑战。人们认为行星是由自下而上的卵石吸积模型形成的，其中小块岩石以静电方式结合在一起，直到行星“种子”大到足以通过引力吸引越来越多的物质——最终形成一颗行星。

对于像木星和土星这样的气态巨行星，人们认为较重的物质会向中心下沉，形成一个坚固的核心，让密度较低的气体上升到外围区域。

最近的模型表明材料的分布更加渐进；或者对流混合可能导致更渐进的分布。

即便如此，为模糊核心建模形成路径已被证明具有挑战性，并且可能需要更复杂的科学拼图才能完全了解它是如何发生的。

不过，这可能是把车放在马之前一点。新研究基于一个 C 环波。更多的克朗地震学将有助于验证对模糊土星核心的解释。