研究发现土星内核或混沌无序如泥浆

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【大纪元2021年08月30日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)一项新研究发现土星的内核很可能是混沌的泥浆状态,不像硬质岩石内核那样与外层有着明显的分层。

土星是一颗巨大的气态行星。虽然它没有像地球和火星一样有岩石构成的地壳层,但是科学家以为它至少有一个由致密岩石构成的内核。可是这份研究分析了卡西尼号(Cassini)探测器采集的数据后发现,恐怕土星的内核也是软的。

卡西尼号是1997年发射前往绕行土星的轨道探测器。2017年燃油耗尽,故意脱轨坠入土星大气层。在坠毁前几分钟收集的资料是至今人类获得的土星最近距离的资料。研究人员从数据中分析出土星环的震动,推测出土星内部的情况。

“我们把土星环当地震仪使用,测量土星内部的震动。”主要研究员之一加州理工学院(Caltech)的富勒(Jim Fuller)说,“这是我们第一次利用震波探测巨型气态行星,结果令人意外。”

这份研究发现土星的内核也比以前以为的大得多——其内核半径可达近6万公里,是地球半径的9倍多。土星直径的60%都被内核占据。

研究称土星的内核就像是“一大团由冰块、岩石、液态金属构成的杂乱无序的混合物”。分析估计里面冰块和岩石的质量可达地球质量的17倍;其余的物质是液态金属氢和液态金属氦,这部分质量大约是地球质量的38倍。氢和氦在高压之下,会变成有良好导电性质的液体,因此被称为液态金属氢和液态金属氦。

近期朱诺号(Juno)探测器对木星的探测显示,木星的内核可能也是不规则无序的状态。木星也是一颗巨大的气态行星。

以前科学家都以为气态行星的诞生过程是先形成一个岩石内核,后来在内核引力的作用下,气体聚集在周围包裹在内核的外面。如果它们的内核的确是泥浆状态,那么它们外面气体开始聚集的时间点就应该比具有岩石内核的情形早得多。

利用行星外面尘埃环上的震动探测行星内部情况的理论最早在上个世纪90年代已经提出。直到卡西尼号提供了土星近距离的数据,研究人员终于第一次证明这个理论的可行性。这其中一部分原因是,土星尘埃环上的震动相对来说太细微了。

“土星一直在震动,但是很细微。”这份研究报告的主要撰稿人曼科维奇(Christopher Mankovich)说,“土星的表面每一两个小时移动大约一米的距离,就像湖面上缓慢泛动的水波。而土星环就像地震仪一样,感应到引力的变化,土星环内的尘埃粒子开始震动。”

这份研究8月16日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊。◇

责任编辑:朱涵儒

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