Šta nas je Cassinijevo ‘veliko finale’ naučilo o unutrašnjosti Saturna

Šta nas je Cassinijevo ‘veliko finale’ naučilo o unutrašnjosti Saturna

Pre šest godina svemirska letelica Kasini, koja je provela skoro dve decenije u orbiti oko Saturna, završila je svoju misiju velikim finalom, uronivši se u dubine Saturnove atmosfere. Tih poslednjih nekoliko orbita i konačno poniranje otkrili su obilje informacija o unutrašnjosti Saturna. Tim astronoma je prikupio sve dostupne podatke i sada slika portret unutrašnjosti druge po veličini planete Sunčevog sistema.

Jedno od ključnih pitanja koje su astronomi postavili o prirodi Saturna su karakteristike njegove duboke unutrašnjosti i potencijalnog jezgra. Sa daljinskim osmatranjima možemo pristupiti samo vidljivoj površini planete, koja obuhvata samo najviše krajeve njene atmosfere. Međutim, imamo na raspolaganju nekoliko tehnika za ispitivanje duboke unutrašnjosti planete. Prvo imamo same prstenje. Svi trilioni čestica koje čine prstenove reaguju na gravitaciju Saturna. Različite kompozicije unutrašnjosti i različite mešavine tog materijala suptilno će izmeniti orbitalna kretanja čestica prstena. Pažljivo proučavajući kako prstenovi kruže oko planete, možemo razviti modele unutrašnjosti Saturna.

Što je najvažnije, imamo samog Kasinija. Dok je kružio oko sveta u poslednjih nekoliko orbita, prikupio je ogromnu količinu podataka o gravitacionom okruženju koje je iskusio. I konačno, tokom njegovog fatalnog poniranja, dobili smo prva direktna merenja gornjih tokova Saturnove atmosfere.

Nedavno su astronomi sastavili sve te podatke kako bi nam dali maglovit, ali ubedljiv portret unutrašnjosti planete, objavljen kao preštampa na arKsiv-u. Svi dostupni dokazi ukazuju na to da atmosfera planete prolazi kroz diferencijalnu rotaciju do dubine od 10.000 km, što je otprilike 1/6 poluprečnika cele planete. To znači da se atmosfera u blizini Saturnovog ekvatora kreće brže od atmosfere blizu pola, što odgovara onome što vidimo na površini. Duboko unutar Saturna, međutim, diferencijalna rotacija ustupa mesto jedinstvenoj brzini rotacije od 10 sati i 33 minuta – to je prava dužina „dana“ na toj planeti.

Čini se da Saturn ima jezgro sastavljeno od centralne koncentracije teških elemenata. Ovo jezgro teži negde između 12 i 20 puta mase Zemlje. Međutim, ovo jezgro nije kompaktno kao sama Zemlja, već se polako difunduje i meša sa atmosferom vodonika i helijuma koja ga obavija. To daje grubu granicu jezgra negde oko polovine poluprečnika Saturna.

Astronomi još uvek ne razumeju u potpunosti kako Saturn generiše svu svoju toplotu. Jedan od mogućih mehanizama je da se helijum kondenzuje iz gornje atmosfere i tone na niže dubine, služeći kao način za prenos energije iz jezgra u gornju atmosferu, ali to još nije dokazano.

Astronomi koji stoje iza studije pozivaju na buduće misije na Saturn, posebno one dizajnirane da probiju gornju atmosferu i potonu što dublje u planetu kako bismo dobili jasniju sliku.