气态巨行星里有什么？
不完全是。 的内饰和实际上很难探测。 但土星独特而辉煌而广泛的光环系统被证明是一个极好的工具，可以用来计算其厚厚的云层下方深处直至核心的密度。
根据对土星最内侧主环“摆动”的新分析，该核心可能不是一个由镍和铁组成的致密球，正如许多人认为的那样，而是一个主要由氢和氦组成的“模糊”区域，逐渐混合了较重的元素，延伸到地球半径的 60%，并包含大约 17 个地球质量的冰和岩石。
这一发现，出版于自然天文学， 类似于关于木星内部的最新发现基于朱诺号的数据，它可能会改变我们对土星早期结构和形成历史的假设。
“模糊的核心就像污泥一样，”行星科学家、该研究的主要作者克里斯托弗·曼科维奇说来自加州理工学院。
“当你向行星中心移动时，行星上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某些部分，随着你到达越来越深的水平，盐度会增加，从而形成稳定的海洋。配置。”
核心可能是什么样子。 （加州理工学院/R. Hurt，IPAC）
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影响土星外部引力场的方式有关。
“我们像巨型地震仪一样使用土星环来测量土星内部的振荡，”说合著者、加州理工学院天体物理学家吉姆·富勒。 “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。
我们在地球上做到了这一点，那里的地震会发出类似的波，在地球上荡漾。 这些波如何在那里反弹揭示不同的密度，使我们能够识别出我们永远不希望看到的结构。
在太阳和其他恒星上，内部声波表现为亮度波动。
土星上没有地震仪，它也不会经历亮度波动，但是几年前，科学家们注意到土星 C 环（其主环的最里面）的特征模式。
他们的结论是，这些图案不太可能是由土星的卫星产生的，因为这些图案位于外环； 相反，它们似乎是由行星内部深处的振荡产生的，这会影响引力场。
内部振荡如何影响土星环。 （马修·赫德曼/爱达荷大学）
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。
“我们的模型对土星重元素核心的质量和大小施加了严格的限制，尽管该核心的稀释性质需要比传统分层模型更细致的描述，”他们在论文中写道。
基于这些限制，他们推断地核的质量约为地球质量的 55 倍，包含相当于 17 个地球质量的岩石和冰。
其余的主要是氢和氦； 整个东西是弥漫的，逐渐混合的，而不是严格划分的分层，在中心有更密集的较重元素。
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，其中小块岩石通过静电结合在一起，直到行星“种子”足够大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，较重的物质被认为会向中心下沉，形成坚固的核心，并让密度较低的气体上升到外部区域。
最新型号建议更多材料的逐渐分配; 或者有可能对流混合导致更渐进的分布。
即便如此，对模糊核心的形成路径进行建模已经事实证明具有挑战性，并且很可能需要更复杂的科学魔术才能完全理解它是如何发生的。
不过，这可能有些本末倒置了。 这项新研究基于一个 C 环波。 更多的克洛震学将有助于验证模糊土星核心的解释。
该研究发表于自然天文学。
本文的早期版本于 2021 年 5 月发布。
