ТеорФизика
Стерлитамакский филиал БашГУ

Главная » 2007 » Сентябрь » 7

Вращение Сатурна выдаст тайну образования планет-гигантов

07.09.2007 1301 0.0 admin
Сатурн вращается немного быстрее, чем считалось ранее. Об этом говорит новый анализ данных, полученных от американской межпланетной автоматической станции "Кассини" (Cassini). Кроме того, новые результаты способны оказать поддержку теории, согласно которой газовые планеты-гиганты (подобные Сатурну) сформировались за поистине ничтожный (по космическим масштабам) промежуток времени - за тысячи, а не за миллионы лет.

Быстрое вращение Сатурна служит причиной заметного "разбухания" его экватора - этот эффект заметнее, чем у какой-либо другой планеты Солнечной системы. Но точные параметры вращения до сих пор оставались под вопросом. Значение периода, равное 10 часам 39 минутам, пришло к нам еще из прошлого века. Оно было основано на периодических колебаниях излучаемых радиоволн, измеренных АМС "Вояджер" (Voyager) в 1980 году. Однако в 2006 году изучение магнитосферы планеты, проведенное уже "Кассини", указало на, возможно, более длительный период вращения Сатурна - 10 часов 47 минут (соответствующая статья была опубликована 4 мая 2006 года в журнале Nature). Поскольку истинный период вращения планеты (ее ядра) не может "плавать" - он должен быть чрезвычайно устойчивым (устояться за миллиарды лет), - ученые стали подозревать, что вариации радиоволн и магнитного поля с истинным периодом вращения связаны не жестким образом.

Периодический сигнал, отслеженный магнитометрами "Кассини", достаточно слаб и не может сравниться с соответствующими показателями Юпитера (из-за своей слабости он не регистрировался предыдущими миссиями). Дело в том, что магнитная ось Юпитера в отличие от Сатурна не совпадает с его осью вращения (подобное несовпадение имеет место и в случае нашей Земли). Сатурнианские магнитные пульсации объясняются не "биениями" магнитной оси, а какой-то небольшой магнитной аномалией, возможно, связанной с природой твердого ядра этой планеты.

Стоить заметить, что еще в конце XVIII столетия Уильям Гершель предполагал, что сутки на Сатурне длятся примерно 10 часов, так что прогресс, достигнутый в уточнении параметров вращения Сатурна в XX веке и в начале XXI века, нельзя назвать впечатляющим... Может ли существовать какой-то более надежный метод измерения истинного периода вращения планеты? Американские специалисты Джон Андерсон (John D Anderson) из концерна Global Aerospace в Алтадине (пригород Лос-Анджелеса, штат Калифорния) и Джеральд Шуберт (Gerald Schubert) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California in Los Angeles - UCLA) утверждают, что они такой способ нашли. Согласно их расчетам, настоящий период вращения твердой сердцевины Сатурна составляет 10 часов 32 минуты, и таким образом он на 7 минут короче, чем период, полученный "Вояджером" (публикация 7 сентября в журнале Science).

Андерсон и Шуберт взяли за основу точную форму Сатурна, использовав замеры радиуса, проведенные зондами "Пионер-11" (Pioneer 11) и "Вояджерами" 1 и 2. К тому же были учтены наблюдения "Вояджеров" за мощными ветрами на планете, ведь их вариации также связаны с формой планеты. Учитывая всю эту информацию, были проведены вычисления скорости вращения планеты при условии, что это вращение будет приводить к наблюдаемым искажениям ее формы. Кроме того, изучение гравитационного поля Сатурна, проведенное уже "Кассини", использовалось для оценки распределения масс внутри самой планеты (это отражается на "вязкости" ее вращения). К сожалению, распределение масс, полученное таким способом, нельзя считать достаточно детализированным для того, чтобы надежно определить размер твердого ядра внутри Сатурна.

По мнению Морриса Подолака (Morris Podolak) из израильского Тель-Авивского университета, новая оценка параметров вращения Сатурна заставляет предположить, что его ядро заметно меньше, чем 10-20 масс Земли (т.е. прежняя оценка). В этом смысле Сатурн все больше сближается с Юпитером (об этом говорится в комментарии Подолака, сопровождающем данное исследование). С этим согласен и Джон Андерсон, но его соавтор Шуберт считает, что говорить о размерах ядра рано, необходимо провести дополнительное моделирование.

Оценки массы ядра могут иметь большое значение для теорий формирования газовых гигантов. Дело в том, что известная теория "аккреции на ядро" ("core accretion") исходит из того, что первоначально формируется твердое или жидкое протопланетное ядро, которое затем собирает на себя обширные газовые скопления, получая газ из протопланетного диска, которым окружена молодая родительская звезда. Этот двухэтапный процесс должен занимать свыше миллиона лет.

Альтернативная теория - "модель неустойчивости протопланетного диска" ("disc instability") - говорит о том, что для формирования планеты-гиганта достаточно нескольких тысяч (или даже сотен) лет и происходит оно за счет коллапса фрагментов газопылевого диска. В этой модели тяжелые материалы в процессе строительства планеты также идут в ход (поступая из скоплений в протопланетном облаке), и они также формируют твердое ядро, однако это ядро оказывается довольно скромным - всего лишь в несколько раз превосходит массу Земли. Небольшое ядро Сатурна, очевидно, лучше согласуется со сценарием дисковой неустойчивости.


Источник материала: Грани.ru
Комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Сайт управляется системой uCoz