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土星内部确有巨大弥漫核

来源:科技日报2021-08-18 09:52

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  科技日报北京8月16日电 (记者张梦然)英国《自然·天文学》杂志16日发表的一篇论文指出,科学家的深入分析结合美国国家航空航天局(NASA)的“卡西尼”号土星探测器的数据显示,土星有一个缺乏清晰边界的弥漫核,核的大小一直延伸至土星半径的约60%,这显然远远大于之前的估算。此次是对土星内部结构的全新认知,也是对标准行星形成模型的一次挑战,同时也对土星的形成历史提供了新的、关键性的约束。

  巨行星的内部结构通常需要借助绕其旋转的探测器进行观测,再对其引力场的详细构形加以研究来确定。然而,行星核(行星最中心部分)对行星引力场造成的扰动十分微弱,这会限制确定其内部结构时所能达到的精确度。NASA的“卡西尼”号土星探测器1997年被发射到飞往土星的轨道,是二十世纪最后一艘行星际探测的大飞船;2017年探测器燃料将尽,科学家控制其向土星坠毁,任务至此结束。不过此前其发回的大量科学数据,科学家们依然在分析。

  这其中一项数据显示,土星有一个缺乏清晰边界的弥漫核,而其会限制土星的形成和演化。为了更明确土星的内部结构及演化过程,美国加州理工学院研究人员克里斯托弗·曼科维奇与吉姆·弗勒以前所未有的详细程度研究了土星内部。这个气态巨行星一般被认为有一个金属核,核周围有一个主要由氢和氦组成的包层。但通过将引力数据与土星环震的观测数据相结合,研究团队提供了对土星内部结构的新认知。

  研究人员发现,土星核的大小一直延伸至土星半径的约60%,并且土星核是由混合了氢、氦的弥漫物质与重金属共同组成,核与包层之间并没有清晰的界限。此外,重元素的逐渐分布限制了土星的混合过程,这可能是行星原始结构和吸积历史的特定反应。

  研究人员表示,是土星环的振荡为土星内部结构提供了新认知。他们认为,此次确定土星内部结构及其演化是对标准行星形成模型的一次挑战,同时也对土星的物质吸积历史提供了一个重要约束。

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