Une nouvelle analyse des données de la sonde spatiale Cassini a révélé que Saturne a un noyau diffus ou diffus sans frontières clairement définies.

Les scientifiques ont jusqu’à présent calculé que la sixième planète du Soleil a un noyau métallique entouré d’une enveloppe composée principalement d’hydrogène et d’hélium.

Une équipe de recherche du California Institute of Technology a interprété les données basées sur les données d’occultation stellaire de Cassini, une approche pour mesurer la densité des anneaux de Saturne en suivant comment ils filtrent la lumière des étoiles, publiée dans des articles entre 2014 et 2019, prise entre 2007 et jusqu’au fin de la mission en 2017.

L’idée que la structure de Saturne, et en fait celle de Jupiter, est parfaitement divisée en un noyau compact d’éléments lourds comme les roches et la glace et une enveloppe d’éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium remonte à des décennies, a déclaré Christopher Mankovich, associé de recherche postdoctoral. Le registre.

« C’est un moyen pratique de faire correspondre les meilleures contraintes de structure que nous avons normalement pour nos géantes gazières locales, c’est-à-dire leur taille et leurs champs de gravité », a déclaré Mankovich, qui a travaillé avec le professeur adjoint Jim Fuller. « Cependant, étant donné que le champ de gravité et les limitations de taille ne sont pas sensibles aux régions plus profondes de l’intérieur, cette structure de coque centrale bien séparée n’est pas une solution unique, juste une solution pratique : de nombreuses autres structures intérieures plus complexes sont possible « .

Pour confirmer cette idée, les chercheurs ont analysé des données sur les anneaux de Saturne car la manière habituelle de connaître le noyau des planètes gazeuses, en utilisant les perturbations induites dans le champ gravitationnel d’une planète, est assez faible dans le cas de Saturne et limite la précision avec laquelle le la structure interne peut être. précis.

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« C’est là que la méthode de sismologie annulaire totalement unique peut intervenir et nous donner de nouvelles informations précieuses sur les parties les plus profondes de l’intérieur », a déclaré Mankovich.

« En utilisant les fréquences des propres oscillations de Saturne observées dans les anneaux, nous avons pu contraindre la structure interne de Saturne mieux que jamais. Le résultat est que nous pouvons exclure toute division claire entre le noyau et l’enveloppe : les fréquences d’oscillation de Saturne révèlent une noyau dépourvu d’interfaces propres.

« Les roches et la glace dominent toujours sur l’hydrogène et l’hélium au centre de la planète, mais elles se dissolvent progressivement en de plus en plus d’hydrogène et d’hélium au fur et à mesure qu’elles se déplacent vers l’extérieur de la planète. La région « noyau » semble s’étendre complètement vers l’extérieur jusqu’à 60 pour cent du rayon de Saturne. »

Le résultat – publié dans Nature Astronomy – c’était un écart surprenant de 10% ou 20% par rapport à un modèle de noyau compact conventionnel et c’était une « grosse surprise » qui a conduit à « beaucoup plus de mois de travail de vérification et de recherche d’alternatives, essayant juste de trouver un moyen de sortir de cette surprenante résultat », a ajouté Mankovich. « En fin de compte, aucune de ces alternatives ne pourrait faire un bon travail pour la gravité et la sismologie simultanément, nous concluons donc que les données nous indiquent en fait que le noyau de Saturne est diffus. »

Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques de la structure interne de la géante gazeuse en rotation pour montrer comment un modèle intérieur donné devrait « sonner » et ont comparé les résultats aux fréquences observées. L’anneau C de Saturne, en particulier, s’avère avoir des dizaines d’ondes forcées par des oscillations à l’intérieur même de Saturne.

« Comme une vague dans un lac, ces vagues ont des fréquences, le temps qu’un point haut descende et remonte, et ces fréquences révèlent immédiatement les fréquences des oscillations internes de Saturne, qui nous en disent long sur les profondeurs cachées de Saturne.  » a déclaré Mankovich. « Ceci est familier aux héliosismologues, qui pendant des décennies ont utilisé l’anneau du Soleil pour sonder sa structure interne et sa rotation. »

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Bien que la mission de Cassini ait pris fin lorsqu’il a finalement sombré dans la géante gazière en 2017, les observateurs du ring espèrent toujours obtenir davantage de données. « Il y a un certain espoir que certaines nouvelles détections incluent des ondulations causées par les modes très enracinés de Saturne qui ont rendu ces résultats possibles, et des détections comme celle-ci pourraient être formidables pour confirmer ou modifier l’image que nous préconisons », a déclaré Mankovich.

De plus, un réseau d’observatoires au sol est équipé d’instruments personnalisés conçus pour mesurer les oscillations régulières à la surface de Jupiter ou de Saturne. L’espoir est que dans les prochaines années, ils seront en mesure de fournir plus de détails sur les structures internes de ces géantes gazeuses. ®