رسم توضيحي لزحل ونواه “الضبابية”. الائتمان: Caltech / R. مصاب (IAPC)
يصنع زحل موجات في حلقاته الخاصة
بنفس الطريقة التي تجعل بها الزلازل كوكبنا يدق ، تتذبذب داخله كوكب زحل جعل العملاق الغازي يرتجف بشكل طفيف جدا. هذه الحركات ، بدورها ، تسبب تموجات في حلقات زحل.
في دراسة جديدة قبلت في المجلة علم فلك الطبيعةقام اثنان من علماء الفلك من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بتحليل هذه الحلقات المتموجة للكشف عن معلومات جديدة حول قلب زحل. لدراستهم ، استخدموا البيانات القديمة التي تم التقاطها بواسطة ناسا‘س كاسيني، مركبة فضائية دارت حول الحلقة العملاقة لمدة 13 عامًا قبل أن تغرق في الغلاف الجوي للكوكب وتتفكك في عام 2017.
تشير النتائج إلى أن نواة الكوكب ليست كرة صلبة من الصخور ، كما اقترحت بعض النظريات السابقة ، ولكنها عبارة عن حساء منتشر من الجليد والصخور والسوائل المعدنية – أو ما يسميه العلماء النواة. يكشف التحليل أيضًا أن اللب يمتد على 60٪ من قطر الكوكب ، مما يجعله أكبر بكثير مما كان متوقعًا.
https://www.youtube.com/watch؟v=lO27OL1bVR0
يقول المؤلف المشارك جيم فولر ، الأستاذ المساعد للفيزياء الفلكية النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “استخدمنا حلقات زحل كجهاز قياس زلازل عملاق لقياس التذبذبات داخل الكوكب”. “هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من التحقيق الزلزالي في هيكل كوكب غازي عملاق ، وكانت النتائج مفاجئة للغاية.”
تقول جينيفر جاكسون ، أستاذة الفيزياء المعدنية في William E. ولكنه يستخدم أنواعًا مختلفة من الملاحظات الزلزالية لفهم تكوين لب الأرض وربما الكشف عن الأحداث الزلزالية على كوكب الزهرة في المستقبل.
كريستوف مانكوفيتش.
المؤلف الرئيسي للدراسة هو كريستوفر مانكوفيتش ، زميل ما بعد الدكتوراه في علوم الكواكب الذي يعمل في مجموعة فولر.
تقدم النتائج أفضل دليل حتى الآن على النواة الغامضة لزحل وتتطابق مع الأدلة الحديثة من مهمة جونو التابعة لناسا ، والتي تشير إلى أن عملاق الغاز كوكب المشتري يمكن أن يحتوي أيضًا على نواة مخففة بنفس الطريقة.
يوضح مانكوفيتش أن “النوى الضبابية مثل الطين”. يختلط الهيدروجين وغاز الهليوم على الكوكب تدريجيًا بمزيد والمزيد من الجليد والصخور وأنت تتحرك نحو مركز الكوكب. إنه يشبه إلى حد ما أجزاء من محيطات الأرض حيث تزداد الملوحة مع وصولك إلى مستويات أعمق وأعمق ، مما يخلق نمطًا مستقرًا. “
ظهرت فكرة أن اهتزازات زحل يمكن أن تحدث موجات في حلقاته وأن الحلقات يمكن بالتالي استخدامها كجهاز قياس الزلازل لدراسة الجزء الداخلي من زحل ظهرت لأول مرة في دراسات في أوائل التسعينيات من قبل مارك مارلي (BS ’84) وكارولين بوركو (دكتوراه) 83) ، الذي أصبح فيما بعد قائد فريق تصوير كاسيني. تم إجراء الملاحظة الأولى للظاهرة بواسطة Matt Hedman و PD Nicholson (PhD ’79) في عام 2013 ، حيث قاما بتحليل البيانات التي جمعتها كاسيني. اكتشف علماء الفلك أن الحلقة C الخاصة بزحل تحتوي على العديد من الأنماط الحلزونية التي تحركها التقلبات في مجال جاذبية زحل وأن هذه الأنماط تختلف عن الموجات الحلقية الأخرى الناتجة عن تفاعلات الجاذبية مع أقمار الكوكب.
الآن ، قام مانكوفيتش وفولر بتحليل نمط الموجة في الحلقات لبناء نماذج جديدة من داخل زحل مقذوف.
يقول مانكوفيتش: “لا يزال زحل يهتز ، لكنه خفي”. “يتحرك سطح الكوكب حوالي متر كل ساعة إلى ساعتين مثل بحيرة متموجة ببطء. مثل جهاز قياس الزلازل ، تلتقط الحلقات اضطرابات في الجاذبية وتبدأ الجسيمات في الحلقة في الاهتزاز ، كما يقول.
جيم فولر.
يقول الباحثون إن تموجات الجاذبية المرصودة تشير إلى أن باطن زحل العميق ، بينما يتأرجح ككل ، يتكون من طبقات مستقرة تشكلت بعد غرق مواد أثقل في منتصف الكوكب وتوقفت عن الاستقرار ، وتخلط مع مواد أخف فوقها.
“لكي يتأرجح مجال جاذبية الكوكب مع هذه الترددات الخاصة ، يجب أن يكون الجزء الداخلي مستقرًا ، وهذا ممكن فقط إذا زاد جزء الجليد والصخور تدريجياً كلما اقتربت من مركز الكوكب.” يشرح فولر.
تشير نتائجهم أيضًا إلى أن نواة زحل أكبر بـ 55 مرة من كتلة الأرض بأكملها ، مع 17 كتلة أرضية من الجليد والصخور والباقي سائل من الهيدروجين والهيليوم.
هيدمان ، الذي لم يشارك في الدراسة الحالية ، يقول: “تمكن كريستوفر وجيم من إظهار أن سمة معينة للحلقة قدمت دليلًا قويًا على أن نواة زحل منتشرة للغاية. أنا متحمس للتفكير فيما يمكن أن تخبرنا به جميع الخصائص الأخرى للحلقات التي يولدها زحل عن هذا الكوكب. “
بالإضافة إلى ذلك ، تشكل النتائج تحديات للنماذج الحالية لتشكيل الغاز العملاق ، والتي تجادل بأن اللب الصخري يتشكل أولاً ثم يجذب مظاريف كبيرة من الغاز. إذا كانت نوى الكواكب ضبابية بالفعل كما تشير الدراسة ، فقد تدمج الكواكب الغاز بدلاً من ذلك في وقت مبكر من العملية.
المرجع: “نواة منتشرة في زحل كشف عنها علم الزلازل الحلقية” بقلم كريستوفر آر.مانكوفيتش وجيم فولر ، 16 أغسطس 2021 ، علم فلك الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01448-3
ال علم فلك الطبيعة الدراسة التي تحمل عنوان “A Diffuse Core in Saturn Revealed by Ring Seismology” تم تمويلها من قبل مؤسسة روز هيلز ومؤسسة سلون.
