土星内核似污泥，尺寸远超预期

土星的弥散内核。

正如地震使地球轰隆作响，土星内部的振荡也使这颗气态巨行星产生了轻微的摆动，这些摆动又在土星环上激起了涟漪。当地时间8月16日，美国加州理工学院的天文学家在《自然·天文学》杂志发表论文，通过对土星涟漪环的分析揭示了土星内核的新信息。在这次研究中，他们使用了美国宇航局（NASA）卡西尼号的数据。卡西尼号航天器在2017年解体前，环绕土星飞行了13年之久。

研究人员指出，土星的内核并非如此前所言是一个坚硬的岩石球，而是由冰、岩石和金属流体组成的“混沌汤”，核与包层间并没有清晰的界限。土星内核占据了行星直径的六成，比预期值大得多。研究人员Christopher Mankovich说：“内核就像一堆污泥，向行星中心迈进时，氢和氦逐渐与越来越多的冰和岩石混合。这与地球上的海洋很相似，当海洋深度增加时，盐度会随之提高。”

理论天体物理学助理教授Jim Fuller说：“我们将土星环视作一个巨型地震仪，并用它测量了行星内部的振动情况。这是我们首次通过地震探测气态巨行星的结构，结果令人非常惊讶。”矿物物理学教授Jennifer Jackson补充：“对土星涟漪环开展详细研究，可推断出土星内核的特征。”通过分析土星环中的波纹模式，Mankovich建立了有关土星内部晃动的新模型。Mankovich说：“土星总是在产生微妙的震动。它的表面每一到两个小时就会移动一米左右，土星环捕捉到重力扰动，环粒子开始摆动。”

研究人员表示，重力涟漪显示，土星内部深处是作为一个整体在晃动，其内部的稳定层由较重物质沉入行星中部后，与较轻物质混合形成。Fuller说：“为了让行星重力场以特定频率振荡，其内部必须是稳定的。而这只有在冰和岩石的比例随着行星深度增加而升高时，才可能实现。土星内核的质量高达地球质量的55倍左右。”

新发现对现有的气态巨星形成模型构成了挑战。现有模型认为，最先形成的是岩石内核，随后吸积大量气体。但如果行星内核确如本次研究所证，是混沌、弥散的，那么行星吸积气体的时间应该会更早。

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编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然·天文学》

期刊编号：2397-3366

原文链接：https://phys.org/news/2021-08-saturn.html

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