科學家研究了卡西尼號在土星上巡邏的一組資料，並用土星環當地震儀觀察了土星核心，發現其核心包含了

17

個地球質量的冰和岩石，是一個

彌散

的

核心

。

近日，天體物理學家研究了，美國宇航局卡西尼號宇宙飛船在土星上巡邏的一組資料，並透過研究冰環的引力效應，利用土星環作為地震儀來觀察行星的核心。

由於土星的內部在不斷的顫動，以致於它的環可以作為地震訊號去檢測波振盪。

所以科學家們利用這些測量結果觀察了這顆氣態巨行星中心的內部，並重新估計了土星核心的大小。

研究結果表明，土星的中間一定是一個佔行星半徑大約60%的彌散核心，其中包含17個地球質量的冰和岩石。

加州理工學院研究員克里斯托弗曼科維奇說：“卡西尼號的新資料讓我們對這顆行星的核心有了更好的、不同的瞭解。”

隨後他們在《自然天文學》上發表了這個結果。

土星核心

過去，天文學家認為在土星的內部是一個岩石核心。

但新的研究表明，土星的心臟不是一塊堅固的岩石，而是冰、岩石、氫和氦的混合物。

它的質量大約是地球的50倍，其核心鬆散程度要比以前想象的更大，因此，科學家稱土星的中心為“模糊核心”。

曼科維奇說：“之前認為說土星有一個由岩石和冰組成的緻密核心，以及一個主要由氫和氦組成的包層，他們之間有一個明確的分界線。

但我們發現，與傳統影象相反，所有這些岩石和冰都在那裡，土星的核心實際上是模糊的。”

研究小組還發現，在他的核心沒有一個明確的終點；但是，它有一個過渡帶，約佔土星整個直徑的60%，所以土星的地核佔總尺寸的很大一部分。

曼科維奇解釋說，當遠離核心的時候，土星內部的岩石和冰會慢慢地給星球上更多氣體讓位。

標準行星模型表明土星的內部結構與木星相似，因為它們都有一個較小的、周圍環繞著氫和氦的核心。

來自行星內部地核的溫度、壓力和密度都在穩步上升，這導致氫在行星的更深層轉化成了金屬。

土星巖核的成分與地球相似，但密度更高，其質量約為地球質量的9-22倍。

在核心的外面，有很厚的的液態金屬氫，接著是幾層的液態氫和氦，排在最外層的是厚達1000公里的大氣層，當然，還有各種形態冰存在的痕跡。

在過去的幾十年裡，一直流傳著用土星環去研究土星內部的想法。但直到2013年卡西尼號穿越土星環後，才為人們提供了有關這些令人眼花繚亂的結構及其內部過程的實際資料。

土星環

現在天文學家還不能確定土星環的確切來源，但有一些主流的理論可以去猜他是如何形成的。

一些天文學家推測，曾經有一顆或多顆衛星繞土星執行，但由於某種原因，這顆衛星被撕成了碎片，這些碎片就形成了現在的土星環。

另一個假設是說土星環的形成是由於碎片、宇宙塵埃、彗星和小行星在土星附近移動時，巨大引力把這些物體拉向了自身，並把它們鎖在了圍繞自身旋轉的軌道上。

而被鎖定在軌道上的彗星和小行星可能會受到土星引力和其他碎片的影響。碎片也可能會相互碰撞，碎成更小的碎片。那麼隨著時間的推移，碎石塊逐漸扁平化，變成了我們現在看到的環狀結構。

還有一些天文學家認為，在土星形成時，周圍的塵埃、物質或氣體沒有完全進入土星的形成階段。

雖然土星可能不會把這些物質融入到自己的結構中，但在它的引力作用下，這些沒有被土星利用的塵埃和碎片還會留在它的軌道上，從而形成了土星環。

當然，還有一群數學家在一些研究中推測土星環的形成是由運動粒子的碰撞引起的。

關於土星環的形成機制，目前還沒有定論。儘管有理論模型表明土星環形成於土星系統的早期，但卡西尼號的新資料表明它們形成的時間比較晚。

研究過程

事實上，土星可以被認為是一個巨大的空間混合器，由冰、岩石和氣體組成。

這顆行星的表面大約會每幾個小時移動3英尺，對於它這樣大小的物體來說，這基本上算是平靜的。

克里斯托弗·曼科維奇在一份宣告中說：“土星非常微妙。他總是在搖晃。這顆行星的表面每隔一到兩個小時大約會移動一米，就像緩慢盪漾的湖水一樣。就像地震儀一樣，這些環在受到引力擾動的時候，環形粒子就會開始四處擺動。”

然而，這種振盪會引起行星引力場的波動，它呈螺旋狀向外延伸到行星環並扭曲它們。

構成土星環的冰粒隨著土星內部震動引起的引力變化而移動，相當於非岩石行星的地震活動。

透過觀察土星環的小波和顫動，天文學家可以以前所未有的方式推斷土星的運動，從而計算出土星的自轉速度並確定一天的長度正好是10小時33分鐘。

從某種意義上說，土星環是一個用於天體物理學研究的平面。這使得土星在其他氣態巨行星中獨一無二。它缺乏這樣一個有用的進入地球內部的入口。

曼科維奇說，土星的新發現為氣體巨行星演化提供了一個漸進過程的證據。他首先由太空岩石碎片凝聚形成一個核心，然後吸積氣體，形成行星的其他部分。

這些發現還提供了更多關於土星最初是如何形成的線索。一些較舊的理論認為，氣態巨行星是岩石和冰圍繞太陽旋轉時聚集的產物，聚集了固體雲，後來聚集了氫氣和氦氣等氣體。

但較新的理論表明氣體和固體混合並聚集在一起形成環形行星。

當然，這只是卡西尼號對土星內部及其可能引起的過程進行了一系列最新的研究成果。但關於卡西尼號其他振動的更多資料還有待研究，探測器在執行後期感受到的神秘加速度尚未得到解釋。

不過行星科學家還可以使用這些方法來檢查天王星和海王星等其他行星的環，並揭開它們中心的神秘面紗。

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