تكشف الموجات الزلزالية في حلقات زحل عن 'اللب الغامض' الداخلي للكوكب بداخله.
تواصل مركبة الفضاء كاسيني التابعة لوكالة ناسا الكشف عن حقائق مذهلة عن كوكب زحل ذي الحلقات. دراسة حديثة في طبعة أغسطس من الطبيعة: علم الفلك أبرزت طريقة فضول لاستكشاف المناطق الداخلية من الكوكب بشكل غير مباشر.
عادةً ما تعتمد البعثات إلى الكواكب الغازية العملاقة ، كوكب المشتري وزحل ، على قياسات مباشرة لحقول الجاذبية أثناء التحليق والمدارات لتوصيف التصميمات الداخلية للكواكب. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها عيب رئيسي ، لأنها لا تصف ما إذا كان الكوكب يحتوي على نواة صخرية صغيرة أو صلبة أو سائل كبير.
بالنسبة للدراسة الحديثة ، اتخذ علماء الفلك نهجًا مختلفًا. على وجه التحديد ، نظرت بعثة كاسيني في الاحتجاب النجمي لنجوم بعيدة تمر خلف حلقات زحل. تم إجراء هذه الملاحظات في الأيام الأخيرة من المهمة المعروفة بالمخاطر النهائي الكبير مرحلة عبور الطائرة الحلقية ، تم إجراؤها قبل التخلص المدمر النهائي للمركبة الفضائية في الغلاف الجوي لكوكب زحل في 15 سبتمبرذ، 2017.
المدارات النهائية لكاسيني خلال المرحلة النهائية الكبرى للبعثة ، والتي استغل خلالها علماء الفلك الاختفاء الراديوي للمركبة الفضائية كما يُرى من الأرض ، والغيب البصري للنجوم من خلف جسيمات الحلقة. تنسب إليه : NASA / JPL-Caltech
أثناء ال الغيب ، لاحظت كاسيني موجات لولبية منخفضة التردد تعبر الحلقة C الداخلية. نظام الحلقات نفسه معقد: يُعتقد أنه جزء من قمر ممزق ، تسحب الأقمار الرئيسية لزحل نظام الحلقة الخارجية وتجديلها ، بينما تُرى أقمار الراعي الصغيرة تشق مسارات في الحلقات ، مثل البساتين في السجل. لكن الكوكب نفسه هو الذي يسحب الأجزاء الداخلية مثل الحلقة C.
سرعان ما أدرك علماء الفلك أن سطح زحل نفسه كان يرتجف حتى نغمة متر كل بضع ساعات ، مما يؤدي إلى قوة المد والجزر التي تموج من خلال نظام الحلقات.
نواة غامضة
والأكثر من ذلك ، أن هذا التذبذب يقول شيئًا ما عما يحدث داخل زحل نفسه. يشير أفضل نموذج ملائم إلى أنه بدلاً من امتلاك نواة صخرية مميزة ، فإن نواة زحل 'غامضة' غير واضحة تمتد حوالي 60٪ من الطريق إلى سطح الكوكب. تشير نماذج الكمبيوتر إلى أن اللب أكبر بـ 55 مرة من كتلة الأرض (زحل نفسه أكبر بـ 95 مرة من كتلة الأرض) ، والصخور والجليد يشكلان 17 كتلة أرضية فقط.
نموذج جديد للهيكل الداخلي لزحل. تنسب إليه : معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / R. هيرت (IPAC).
لتحقيق الاستقرار في اللب السائل المتراكم ، أدرك علماء الفلك أنه يجب خلطه تدريجيًا بمواد أثقل ، مثل طبقات الكعكة. تنتج محيطات الأرض سيناريو مماثل مستقر ، حيث تزداد الملوحة مع العمق.
يقول كريستوفر مانكوفيتش ، باحث معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في علوم الكواكب في بيان صحفي حديث . 'يختلط غاز الهيدروجين والهيليوم في الكوكب تدريجيًا مع المزيد والمزيد من الجليد والصخور أثناء تحركك نحو مركز الكوكب.'
قياسات الجاذبية القياسية التي أجرتها كاسيني تدعم أيضًا نموذج 'اللب الغامض / المبتذل' لكوكب زحل. يتذكر الكثير منا المانترا التي تعلمناها جميعًا عندما كنا أطفال في المدرسة ، وهي أن كثافة زحل منخفضة بما يكفي لتطفو في الماء ... إذا تمكنت بطريقة ما من بناء بركة لها لن تنهار إلى كوكب في حد ذاتها.
محاكاة لحجب نجمي مقابل حلقات زحل. تنسب إليه : ناسا / مختبر الدفع النفاث / جامعة كولورادو.
إليكم حقيقة أخرى غريبة و (ممتعة) سعت كاسيني إلى حلها قبل زوالها المدمر في عام 2017: نحن لا نعرف في الواقع بالضبط فترة دوران زحل لدرجة عالية من الدقة كما قد تعتقد. مثل كوكب المشتري والشمس نفسها ، فإن زحل عبارة عن كرة من الغاز الدوار بشكل أساسي وليس جسمًا صلبًا واحدًا: مما يربك هذا هو حقيقة أن الملاحظات المرئية والقياسات الراديوية التي تقوم بها المركبات الفضائية لا تتطابق بدقة. تبلغ القيمة الإشعاعية الحالية لفترة دوران زحل 10 ساعات و 39 دقيقة.
يمكن أن تدعم الدراسات التي أجريت على بنية المجال المغناطيسي لزحل أو تدحض فرضية النواة غير الواضحة ؛ في نموذج النواة الضبابية ، على سبيل المثال ، لن يكون اللب ذو الطبقات المستقرة أيضًا متموجًا ويخلق مجالًا مغناطيسيًا واسعًا للكوكب ؛ بدلاً من ذلك ، سيتم إنشاء المجال المغناطيسي لزحل في الغلاف الغازي الخارجي.
هذا الاكتشاف له أيضًا آثار على مراجعة طريقة تفكيرنا في الأجزاء الداخلية المعقدة للكواكب الغازية العملاقة ، سواء في نظامنا الشمسي أو في الكواكب الخارجية خارج المجموعة الشمسية. تسعى مهمة جونو التابعة لوكالة ناسا أيضًا إلى استكشاف الجزء الداخلي من كوكب المشتري بالتفصيل.
لسوء الحظ ، سوف يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نعود إلى زحل: المهمة التالية في خط الأنابيب لن تكون حتى عام 2027 ، عندما مروحية دراجونفلاي يتجه إلى تيتان ، قمر زحل الضخم.
يمكنك أن ترى زحل بنفسك وتتأمل كل هذه الحقائق المدهشة - عالم الحلبة جديد من المعارضة في 2 أغسطساختصار الثاني، وتحكم سماء الغسق المنخفضة إلى الشرق عند غروب الشمس في أواخر أغسطس جنبًا إلى جنب مع كوكب المشتري.
منظر أواخر أغسطس عند الغسق ، متجهًا نحو الشرق. الائتمان: ستيلاريوم.
ما هي الألغاز الأخرى التي تنتظر البشرية في أكثر هذه العوالم ضوئية؟
- صورة الرصاص: صورة محاكاة لزحل ، تم إنشاؤها باستخدام صور كاسيني الملونة لإظهار أعماق بصرية مختلفة مقابل أحجام جسيمات الحلقة. ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتقنية
