Inti Saturnus adalah bola batu padat yang besar dan tersebar

Membentuk raksasa gas melibatkan perlombaan melawan waktu. Planet-planet muncul sebagai bintang-bintang yang baru terbentuk menjadi hangat, sebuah proses yang dengan cepat mendorong semua gas nyasar keluar dari daerah-daerah pembentuk planet di dekatnya. Untuk membuat raksasa gas, sebuah planet berbatu besar harus terbentuk sebelum proses ini dan menghasilkan gaya gravitasi yang cukup besar untuk menarik gas menjauh sebelum mendorongnya menjauh.

Prosesnya harus meninggalkan planet seperti Jupiter dan Saturnus dengan inti berbatu yang padat terkubur jauh di dalam selubung gas. Tetapi mengkonfirmasi bahwa konfigurasi dasar itu sulit. Sekarang, para peneliti telah menggunakan fitur di cincin Saturnus untuk mendeteksi efek gayaberat mikro dari inti. Meskipun hasilnya tidak pasti, hasilnya menunjukkan bahwa inti itu besar, dan bagian yang keras dari batu tersebar luas di wilayah itu.

Tampilan berlapis-lapis?

Planet seperti Bumi dan Mars cukup panas selama pembentukannya untuk menciptakan struktur berlapis, dengan elemen terberat di inti dan bahan paling ringan di atas. Hal yang sama harus terjadi pada benda planet yang cukup besar untuk mengeluarkan selubung gas besar. Akibatnya, model awal interior gas raksasa menyarankan serangkaian lapisan: inti logam bagian dalam yang dikelilingi oleh lapisan berbatu, dan kemudian gas logam dikompresi oleh lapisan atmosfer gas di atasnya.

Dengan melacak gerakan probe Cassini di sekitar sistem, kami memperoleh beberapa data tentang medan gravitasi Saturnus. Data tambahan datang dari kesadaran bahwa pergerakan material di dalam planet juga menciptakan daerah dengan kepadatan variabel di cincin, pola bangunan yang dapat dicitrakan saat matahari menyinari cincin dari belakang.

Pekerjaan baru ini didasarkan pada fitur gelombang yang kami temukan di dalam cincin Saturnus. Pada dasarnya, para peneliti membangun beberapa model seperti apa inti Saturnus dan memeriksa apakah model tersebut benar-benar menciptakan pola yang kita lihat. Data dunia nyata kemudian digunakan untuk menetapkan batasan pada elemen potensial inti Saturnus.

Kehadiran fitur-fitur tertentu saja di cincin, misalnya, berarti pasti ada pembagian internal di dalam interior Saturnus. Fitur dibentuk oleh efek batin gelombang gravitasi (catatan: bukan gelombang gravitasi) di inti dalam. Kehadiran gelombang gravitasi menunjukkan bahwa ada batas antara dua lapisan, dipisahkan oleh sesuatu seperti kepadatan atau komposisi kimia, yang membuat mereka berbeda terhadap beban internal apa pun di inti.

menetapkan batas

Secara umum, fitur loop membantu mengecualikan banyak elemen. Misalnya, jika ada batas yang tajam antara inti dan selubung gas, gelombang yang muncul di cincin akan memiliki frekuensi tinggi. Karena bukan itu masalahnya, batas antara keduanya seharusnya agak kabur. Pada saat yang sama, batas-batasnya tidak boleh begitu kabur sehingga tidak ada batas yang jelas antara lapisan-lapisan di dalam interior Saturnus. Jika benar, tidak akan ada cara untuk menghasilkan salah satu fitur yang muncul di loop.

Secara umum, model yang sesuai dengan data menempatkan batas inti Saturnus pada jarak yang signifikan dari pusat planet, sekitar 60 persen dari jalan ke permukaan. Itu radius hampir 60.000 kilometer, atau lebih dari sembilan kali radius Bumi.

Sulit untuk mengetahui komposisi pulp yang tepat, karena batasannya agak luas. Massa total unsur-unsur yang lebih berat di inti adalah sekitar 19 kali massa Bumi, konsisten dengan model pembentukan raksasa gas yang menempatkan batu dan besi di pusatnya, meskipun banyak dari bahan ini juga bisa berupa es air. Namun, massa total inti bisa mencapai 55 kali lipat dari Bumi, yang menunjukkan ada banyak bahan lain di luar sana – kemungkinan hidrogen logam dan helium.

Jika hidrogen mencapai inti dalam, ia harus membentuk cairan mineral yang dapat dengan mudah bercampur dengan besi dan batuan silikat.

Bagaimanapun, jelas bahwa lapisan-lapisan yang tersusun rapi yang mungkin kita harapkan berdasarkan model-model pembentukan planet tidak benar-benar tampak ada. Dikombinasikan dengan petunjuk bahwa Jupiter mungkin juga memiliki inti yang menyebar, gagasan ini tampaknya mendukung model alternatif di mana inti planet raksasa gas tidak mengalami proses evolusi yang sama seperti yang terlihat pada benda-benda berbatu.

Alternatifnya adalah inti menjadi difus, karena kondisi inti dalam akan mengubah hidrogen menjadi cairan logam yang mudah bercampur dengan besi dan batuan silikat cair. Jadi ada kemungkinan bahwa struktur berlapis awal perlahan-lahan terkikis dan mencair seiring waktu.

Namun, makalah ini tidak boleh dilihat sebagai kata terakhir tentang apa yang terjadi di dalam Saturnus. Bahkan setelah mencoba berbagai cara untuk mencocokkan data, para peneliti menyimpulkan bahwa “tidak ada model yang benar-benar memuaskan,” yang berarti ada banyak peluang bagi peneliti untuk mengubah parameter atau menambahkan fitur agar lebih cocok.

astronomi alam, 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01448-3 (Tentang DOI).