不是緻密固體核心,新研究:土星核心非常分散且模糊不清

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 19 日 13:59 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


壯觀的土星環並不只是裝飾品或太陽系地標,還可用來幫助科學家了解土星深處正發生哪些事。最近天文學家透過在土星環內檢測到的漣漪圖案,進一步指出土星核心其實是由岩石、冰和金屬流體組成的模糊「湯狀物質」,且始終微微晃盪產生波以影響土星內環。

根據傳統行星重力場數據,原本科學家認為土星內部是由鎳和鐵組成的緊湊核心,且與主要由氫和氦組成的層之間應該有清晰界線,然而加州理工學院團隊在分析土星環時卻發現,土星核心實際上模糊不清且相當巨大,占了行星寬度 60%,相當於地球質量 55 倍,其中 17 倍質量由冰和岩石組成,其餘由氫和氦流體組成。

在地球上,我們透過地震波穿越物質的波動來回推地底下看不到的結構,而土星雖然沒有地震,但從幾年前開始,科學家們注意到土星 C 光環(主環最內側)出現特殊圖案,與衛星引力作用引起的紋路不同,因此團隊認為這應該是土星深處振盪形成波、並與環粒子相互作用有關。

研究人員接著分析光環中的波模式,重新建立土星內部新模型,結果表明土星一直在微弱震顫,行星表面每 1~2 小時移動約 1 公尺,整體而言核心物質非常分散。

這項發現可能會挑戰當前的氣態巨行星自下而上吸積形成模型:沒有固態表面、主要由氫和氦組成,且假設這些行星先形成岩石核心,等足夠大後開始透過引力吸引大量氣體聚集變成巨行星。如果土星核心是像新研究結論指出的模糊,那麼這類型行星吸收氣體的時間可能會更早一些。

也許更有趣的是,這項研究成果與朱諾號探測器最近收集到的木星核心證據一致,說明木星很可能也跟土星一樣擁有類似的模糊核心。新論文發表在《自然天文學》期刊。

(首圖來源:加州理工學院