Structura internă a planetei Saturn ar putea arăta altfel decât şi-au imaginat iniţial oamenii de ştiinţă

Miliarde de particule de praf, gheaţă şi rocă formează inelele cu diametrul de 273.600 kilometri ale planetei Saturn. Aceste inele sunt foarte active, formând ondulaţii sau valuri care se deplasează spre exteriorul inelelor, în spirale, majoritatea lor fiind provocate de atracţia gravitaţională a celor 62 de luni ale lui Saturn. Oamenii de ştiinţă au remarcat însă şi nişte ondulaţii care se deplasează spre interior, valuri ce sunt probabil produse de ceva necunoscut din interiorul lui Saturn.

Majoritatea modelelor teoretice cu privire la această planetă pornesc de la premisa că Saturn, la fel ca şi celelalte planete gazoase, este uniformă — un uriaş şi dens înveliş gazos care acoperă un nucleu mic, probabil teluric, care ar putea avea dimensiunile apropiate de cele ale Terrei. Dacă luăm însă în discuţie ondulaţiile observate în inelele lui Saturn, problema se complică.

„Una dintre posibilele cauze (ale acestei serii de oscilaţii) ar putea fi un fel de perturbaţie din interiorul lui Saturn”, conform planetologului Phillip Nicholson de la Universitatea Cornell din New York. Oamenii de ştiinţă au remarcat semnele acestei perturbaţii încă din anii ’90, iar o echipă sub coordonarea lui Nicholson a apelat la măsurători mai precise pentru a înţelege condiţiile în care se produc aceste oscilaţii care par să reflecte o activitate din interiorul planetei — ca un fel de seisme saturniene.

În prezent, evaluarea acestor oscilaţii reprezintă cea mai bună metodă de a afla ce se întâmplă adânc în interiorul lui Saturn.

„Nici chiar trimiterea unei sonde prin atmosfera saturniană nu ne-ar ajuta prea mult pentru că aceasta va ajunge imediat la o presiune unde va fi prăjită sau strivită. Trebuie să ajungem mult mai adânc pentru a înţelege aceste lucruri”, conform lui Nicholson.

Saturn nu este singurul corp cosmic cuprins de vibraţii şi oscilaţii. Oamenii de ştiinţă au observat de-a lungul timpului vibraţiile Soarelui şi ale altor stele. Chiar şi Pământul prezintă oscilaţii şi vibraţii provocate de seismele puternice, iar oamenii de ştiinţă studiază aceste fenomene pentru a înţelege ce se întâmplă în interiorul Terrei.

„Ideea de bază este că ştim faptul că numeroase stele, printre care şi Soarele, oscilează la anumite frecvenţe ce sunt determinate de structura lor internă”, a comentat şi Jim Fuller, cercetător la Institutul tehnologic din California. Fuller studiază aceste oscilaţii, inclusiv pe cele ale planetei Saturn, pornind de la studiile realizate de Nicholson şi de colegul său, Matthew Hedman, de la Universitatea din Idaho.

Instrumente aşa cum este Telescopul Spaţial Kepler, aparţinând NASA, transmit date cu privire la modificări în strălucirea stelelor care corespund unor oscilaţii sau pulsaţii interne. Aceste pulsaţii ne pot ajuta să înţelegem structura internă a respectivelor stele şi există o ştiinţă care se ocupă de acest lucru: asteroseismologia. Helioseismologia, care măsoară propagarea undelor sonore în interiorul Soarelui, le-a deschis oamenilor de ştiinţă o fereastră spre explicarea în detaliu a proceselor care au loc în interiorul Soarelui. Nicholson şi Hedman au ales numele „kronoseismologie” pentru studierea oscilaţiilor planetei Saturn, de la titanul Cronos, tatăl lui Zeus în mitologia greacă, preluat în panteonul roman sub denumirea Saturn.

Sonda Cassini, aparţinând NASA, care explorează în prezent planeta Saturn şi sistemul său de sateliţi, a măsurat cu precizie cât de multă lumină penetrează inelele saturniene prin intermediul spectrometrului VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer), fapt care le permite oamenilor de ştiinţă să calculeze schimbările produse în densitatea inelelor în diferite locaţii. Astfel cercetătorii pot identifica modele de densitate ale inelelor, sub forma unor valuri provocate de oscilaţii de masă produse în interiorul lui Saturn. Ei pot folosi aceste modele pentru a afla mai multe despre interiorul lui Saturn în acelaşi mod în care pot fi folosite sunetele emise de un instrument pentru a determina forma respectivului instrument.

Oscilaţiile provocate de dinamica internă a planetei Saturn în inelele sale nu sunt însă regulate. „Dacă Saturn ar fi fost o simplă minge uriaşă de hidrogen şi heliu lichid şi gazos, ar fi trebuit să prezinte oscilaţii doar pe frecvenţele asociate acestor elemente şi respectivelor lor stări de agregare”, a comentat Phillip Nicholson. „În schimb, rezultatele obţinute sunt similare unei viori care interpretează multiple tonuri disonante (…) caz în care ceva nu este în ordine cu această vioară”, a adăugat el.

Colegul său Jim Fuller a continuat acest studiu pentru a încerca să afle care sunt cauzele acestei disonanţe. „Saturn trebuie să aibă nişte straturi adânci în interiorul său care sunt stabile. Din anumite cauze acolo fluidele sunt foarte stabile şi nu se mişcă aproape deloc (…) Iar acest lucru este cu totul nou pentru că modelele convenţionale ale planetelor gigantice propun nişte straturi convective care se mişcă libere unele sub altele până la nucleul planetar, schimbând căldură. Aceste modele teoretice foarte simple nu pot explica oscilaţiile şi vibraţiile observate în cadrul inelelor”, a susţinut Fuller.

Fuller a sugerat că aceste straturi stabile pot avea mai multe cauze. Modelând pe calculator fiecare potenţial scenariu şi apoi măsurând oscilaţiile pe care le produce, Fuller speră să elimine o parte din aceste posibile cauze. O explicaţie, susţine el, este că heliul se separă din amestecul său cu hidrogenul într-un strat aflat mai jos în interiorul planetei din cauza presiunii enorme şi se condensează în picături de ploaie de heliu care coboară şi mai profund. Apoi, graniţa dintre stratul inferior format în mare parte din heliu şi cel superior compus în principal din hidrogen ar fi o graniţă foarte stabilă.

O altă explicaţie ar fi că gheaţa şi roca din presupusul nucleu al planetei se dizolvă spre exterior, formând hidrogen şi heliu care reprezintă cea mai mare parte a masei acestei planete. Şi un astfel de fenomen are potenţialul de a genera straturi stabile de fluid dedesubtul straturilor gazoase turbulente.

Oamenii de ştiinţă examinează şi inelele lui Uranus pentru a afla mai multe despre interiorul acestei planete gazoase.

Planetologii ca Jonathan Fortney, de la Universitatea California din Santa Cruz, sunt nerăbdători să descopere ceva care să poată străpunge vălul ce ascunde adevărata natură a giganticelor planete gazoase. „Există o paradigmă conform căreia planetele gazoase sunt nişte obiecte cosmice destul de simple, formate dintr-un nucleu de rocă şi gheaţă acoperit de straturi succesive de heliu şi hidrogen. De mai bine de 50 de ani aşa ne imaginăm că arată o astfel de planetă. Însă kronoseismologia ne spune că aceste planete nu sunt atât de simple şi că acolo se produc nişte procese la care înainte nici nu ne gândeam”, a susţinut el.

Sursa: Agerpres