土星环上的涟漪告诉我们：土星的内核巨大且松散
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上图：这是2006年卡西尼号拍摄的一张土星光环被太阳照亮的背光合成照片 。
最近 ， 一组天体物理学家研究了卡西尼号宇宙飞船在土星上巡视的数据 ， 重新估计了土星核心的新大小 。 通过研究冰环上的引力效应 ， 研究小组确定土星的核心是冰、岩石、氢和氦的混合物 ， 其质量大约是地球的50倍 ， 这使得土星内核的松散程度比之前想象的要大得多 。
来自加州理工学院的研究员克里斯托弗·曼科维奇（Christopher Mankovich）是这一发现的主要作者 ， 他表示：“传统的说法是 ， 土星的内部有一个由岩石和冰组成的致密核心 ， 还有一个主要由氢和氦组成的包层 ， 两者之间有一个清晰的分界线 。 但我们发现 ， 与传统的图像正相反 ， 土星的核心实际上是‘模糊的’：所有这些岩石和冰都在那里 ， 但它们实际上在这个星球的很大一部分被模糊了 。 ”
曼科维奇解释道 ， 当你远离核心时 ， 土星内部的岩石和冰慢慢地让位于星球上更多气体的部分 。 研究团队发现 ， 核心并没有十分明确的终点；相反 ， 它有一个过渡区 ， 约占土星整个直径的 60% ， 这使得地核占土星总大小的很大一部分 ， 比更紧凑的地核占行星直径的10%到20%要大得多 。
以前 ， 人们认为土星在所有这些寒冷的液态气体下会有一个岩石金属核心 。曼科维奇说：“当观测仅限于传统的重力场数据时 ， 紧凑的核心模型是适用的 ， 而且做得很好 。 ”但来自卡西尼号的新数据让我们对这颗行星内部有了不同的、更好的了解 。 在过去的几十年里 ， 利用土星环研究土星内部的想法一直在流传 。 但直到卡西尼号在13年穿越土星环的飞行（在2017年耗尽燃料之前） ， 才提供了有关这些令人眼花缭乱的结构及其内部过程的实际数据 。
上图：研究人员认为的土星核心的组织结构 。
实际上 ， 土星可以被认为是一个巨大的太空搅拌机 ， 它旋转着由冰、岩石和气体的组成元素 ， 这些元素在某些地方很冷 ， 它们的行为就像流体一样 。这颗行星的表面在所有的喧嚣中都会有一点点移动 —— 大约每几个小时移动3英尺 ， 对于像它这样大小的物体来说 ， 这基本算是平静的 。 但是 ， 这种摆动会导致行星引力场的波动 ， 它以螺旋状向外延伸到行星环 ， 并使它们扭曲 。组成土星环的冰粒子会随着土星内部晃动产生的重力变化而移动 ， 这也相当于非岩石行星的地震活动 。
从某个角度来说 ， 土星环就是一个用于天体物理研究的平面 ， 这使得土星在其他气体巨星中独一无二 ， 比如木星 ， 它就缺乏这样一个通往行星内部的有用接入点 。 曼科维奇说 ， 关于土星的新发现为这样一种观点提供了证据 ， 即气态巨行星的进化是一个渐进的过程 ， 首先是由太空岩石碎片凝聚形成一个核心 ， 然后继续吸积气体 ， 形成行星的其他部分 。
当然 ， 这只是卡西尼号对土星内部及其可能引发的过程的一系列研究的最新成果 。 卡西尼号有关其他振动的更多数据还有待研究 ， 在其运行的后期阶段 ， 探测器感受到的神秘加速度也尚未得到解释 。 我们可能还需要一段时间才能带着另一艘宇宙飞船返回土星（目前焦点都在金星和火星上） ， 但幸运的是 ， 卡西尼号的收获已经让天体物理学家忙得不可开交了 。
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