A Szaturnusz gyűrűinek megfigyelésével a Kaliforniai Műszaki Egyetem, a Calthec kutatói minden eddiginél jobb betekintést nyertek a bolygó belső szerkezetébe. A Cassini űrszondától származó adatok elemzése arra utal, hogy a Szaturnusz magja a korábban feltételezettnél lényegesen nagyobb lehet, és nem válik el élesen a bolygó külsőbb rétegeitől.

A Christopher Mankovich és Jim Fuller eredményeit ismertető tanulmány a Nature Astronomy folyóiratban jelent meg augusztus közepén. A kutatást a 2004-2017 közt a bolygót, gyűrűit és holdjait vizsgáló amerikai űrszonda, a Cassini által a Szaturnusz egyik belső gyűrűjén végzett mérések tették lehetővé.

A bolygók szerkezetét általában gravitációs terük vizsgálatával határozzák meg a szakemberek, például űrszondák rádiójeleinek elemzésével. Ezek közül, legalábbis a Szaturnusz esetén, a bolygó mélyében zajló dinamikus folyamatok miatt nem könnyű kiszűrni az égitest legmélyebb részére, azaz a magra vonatkozó információkat.

Szerencsére a Szaturnusznál a nagyrészt vízjégdarabok és -szemcsék által alkotott lenyűgöző gyűrűrendszer tanulmányozása lehetőséget biztosít a probléma feloldására. Ehhez a kutatók az asztroszeizmológia módszereihez nyúltak, ami általában csillagok rezgései alapján próbálja azok szerkezetét megállapítani. Ebben az esetben ez a C-gyűrűt alkotó anyagban, a bolygó gravitációja által keltett hullámok megfigyelését jelentette – ezek a hullámok adják meg a Szaturnusz úgynevezett pulzációs spektrumát. Ezt a bolygó felszínének és belsejének apró mozgásai hozzák létre, és alapos elemzése sokat elárul a bolygó mélyének jellemzőiről.

Mankovich és Fuller a Cassini rádiójelek segítségével gyűjtött gravitációs adatait, valamint a C-gyűrű megfigyeléséből származó adatokat összehasonlította a Szaturnusz belsejéről meglévő szerkezeti modellekkel. Eddig az volt az elgondolás, hogy a Szaturnusz magja fémekben gazdag, és a bolygó sugarának kevesebb mint feléig terjed, a magot pedig egy tőle élesen elváló, főleg hidrogénből és héliumból álló réteg veszi körül.

A kutatók szerint a Cassini megfigyeléseit csak egy diffúz, azaz külsőbb régióktól nem élesen elkülönülő mag magyarázza meg, amely hozzávetőleg a bolygó 58 ezer kilométeres sugarának 60 százalékáig tart. A Szaturnusz magját nagyrészt alkotó nehéz elemek, azaz jég, kőzetek és fémek tömege az eredmények alapján 17,4-szerese a Földének. A mag mérete és a benne található nehéz elemek tömege a kutatók szerint lényegesen nagyobb a korábban feltételezetthez képest.

Az eredmények arra is rávilágítanak, hogy a mag jelentős része stabil, és nem nagyon vannak benne nagy áramlások. Ennek első pillantásra ellentmond az a tény, hogy a Szaturnusznak viszonylag erős mágneses tere van, amit pont egy belső, áramló, elektromosan vezető réteg hozhatna létre, de Mankovichék szerint egy ilyen, a magban található külső réteg teljes mértékben belefér a modelljükbe. Lehetséges ugyanakkor, hogy emiatt a Szaturnusz magjának szerkezete még komplexebb, és két vagy több stabil réteggel rendelkezik.

A Szaturnusz magjának diffúz volta Mankovich és Fuller szerint nem teljesen illeszkedik a tradicionális bolygókeletkezési modellekhez, ugyanakkor elég jól összhangban van az újabbakkal, amik a nehezebb elemek fokozatos eloszlását írják le a bolygó belsejében. Az is elképzelhető, hogy a mag és a külső burok a Szaturnusz keletkezésekor még sokkal erősebben elvált egymástól, majd fokozatosan összemosódott, létrehozva a ma megfigyelhető szerkezetet. Jóval valószínűtlenebb forgatókönyv az a kutatók által ismertetett lehetőség, miszerint a határok elmosódását egy másik, nagy égitest becsapódása hozhatta létre valamikor a bolygó keletkezését követően. Összességében a kutatás nemcsak a Szaturnusz jobb megismeréséhez járul hozzá, hanem segít megvilágítani a bolygók keletkezésének folyamatát és azt, hogy miként változtak naprendszerünk égitestjei az évmilliárdok során.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: