科學(xué)家觀察土星環(huán)中的波紋，借此測(cè)量土星核心的土星大小和形狀，他們發(fā)現(xiàn)土星核心比我們所想像的湯狀要更大也更奇怪。 PHOTOGRAPH BY NASA,最新 JPL

土星核心的質(zhì)量大約是地球的17倍，充滿了氫、最新氦、研究有顆冰和巖石的發(fā)現(xiàn)混合物。 ILLUSTRATION BY ROBERT HURT,土星 CAL TECH HTTPS://CALTECH.APP.BOX.COM/S/GUXGZ9PFIWJ6ESH73QFKP9R3R7PO66F4 
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國(guó)國(guó)家地理（撰文：NADIA DRAKE 編譯：邱彥綸）：土星由冰、巖石和氣體混合組成的「湯狀」核心比預(yù)料中巨大，使行星科學(xué)家感到驚訝不已。
在號(hào)稱太陽(yáng)系豐饒之神的土星內(nèi)部，隱藏著意想不到的大禮：超過(guò)土星直徑60%的巨大核心。藉由觀測(cè)土星環(huán)細(xì)微波紋而測(cè)量到的南京外圍模特預(yù)約（外圍經(jīng)紀(jì)人）外圍女（微信180-4582-8235）提供頂級(jí)外圍女上門，可滿足你的一切要求土星核心，似乎是由冰、巖石和氣體，混合成有著模糊邊界、像湯一般的物質(zhì)。
「它非常巨大。」加州理工學(xué)院的克里斯．曼科維奇（Chris Mankovich）說(shuō)，他在《自然天文學(xué)》（Nature Astronomy）期刊上發(fā)表了有關(guān)土星核心的最新研究， 「這和我們的預(yù)期完全不同。」
土星的巨大核心讓科學(xué)家重新思考這顆有環(huán)行星的形成方式，以及土星如何產(chǎn)生奇怪的均勻磁場(chǎng)。 「這比我們想像的要復(fù)雜得多。」并未參與此項(xiàng)研究的約翰霍普金斯大學(xué)薩賓．史坦利（Sabine Stanley）表示。
為了仔細(xì)研究土星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們轉(zhuǎn)而觀測(cè)這顆行星的光環(huán)──它就像個(gè)地震儀，記錄了這顆氣態(tài)巨行星內(nèi)部的晃動(dòng)和脈動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)土星環(huán)中的細(xì)微波紋進(jìn)行解碼，發(fā)現(xiàn)土星的核心質(zhì)量相當(dāng)于地球的17倍，而且不像預(yù)期的那樣是個(gè)不連續(xù)的致密巖石鐵塊。
「要了解行星最深處的任何事物真的很難，尤其是巨行星。」史坦利說(shuō)：「我們所獲得的任何資訊，都會(huì)改善先前的認(rèn)識(shí)。」
現(xiàn)在科學(xué)家必須弄清楚，像土星這樣的巨行星如果真有如此混亂的巨大核心，那要如何成長(zhǎng)？讓整件事更復(fù)雜的是，這項(xiàng)最新研究所得知的土星內(nèi)部結(jié)構(gòu)，很難解釋這顆行星是如何產(chǎn)生神秘的磁場(chǎng)。
「想要解釋土星磁場(chǎng)的觀測(cè)結(jié)果非常棘手，由于許多原因，土星的磁場(chǎng)相當(dāng)詭異。」曼科維奇說(shuō)：「這是很不尋常的行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。」
一窺行星內(nèi)部
土星最為人所知的，就是圍繞著這顆行星運(yùn)行、閃閃發(fā)光的土星環(huán)。從遠(yuǎn)處看起來(lái)，土星環(huán)像是個(gè)完整的環(huán)形，但其實(shí)它是由無(wú)數(shù)冰塊組成的──有些像房子一樣大，有些比鵝卵石還小，而且和土星及土星衛(wèi)星之間的重力交互作用，也會(huì)推動(dòng)、拉動(dòng)和改變土星環(huán)的形狀。有些土星衛(wèi)星會(huì)在環(huán)中劃出縫隙，而有些衛(wèi)星則會(huì)修整土星環(huán)的邊緣，使它井然有序。
此外，土星環(huán)還記錄著土星內(nèi)部的運(yùn)作情形。通常科學(xué)家會(huì)利用行星重力場(chǎng)的變動(dòng)，一窺行星表面下方的情形──但這種技術(shù)無(wú)法穿透像土星這樣的氣態(tài)巨行星深處。不過(guò)，土星環(huán)的確提供了解行星核心深處的窗口。
在1980年代就有行星科學(xué)家推測(cè)，土星內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)在土星的C環(huán)產(chǎn)生可觀察到的漣漪。 C環(huán)隱身在行星附近，既寬且暗。當(dāng)土星的核心跳動(dòng)或是內(nèi)部晃動(dòng)時(shí)，這顆行星會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。這樣的振蕩與土星環(huán)粒子產(chǎn)生交互作用，造就所謂的螺旋密度波，也就是C環(huán)內(nèi)的漣漪。
曼科維奇說(shuō)，這所有的想法「都被證明百分之百正確」。但需要二十多年的時(shí)間和數(shù)十億美元的太空任務(wù)，才得以證實(shí)這些預(yù)測(cè)。
2013年，科學(xué)家研究來(lái)自美國(guó)航太總署（NASA）卡西尼號(hào)（Cassini）太空船的數(shù)據(jù)──這艘太空船在2004年到2017年間環(huán)繞土星運(yùn)行──觀測(cè)到土星環(huán)中的第一個(gè)地震特征，并用來(lái)推測(cè)行星內(nèi)部的情形。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了「土星地震學(xué)」（kronoseismology）一詞，以描述這個(gè)新興的研究領(lǐng)域，他們將大部分觀察到的土星環(huán)漣漪與行星的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)互相關(guān)聯(lián)。 2019年，科學(xué)家利用土震學(xué)技術(shù)，確定土星的自轉(zhuǎn)周期為10小時(shí)33分。
「在這個(gè)領(lǐng)域要耐得住性子。」馬克．馬利（Mark Marley ）笑著說(shuō)；他是土星地震學(xué)的先鋒之一，也擔(dān)任這項(xiàng)新研究的審查人。 「事實(shí)證明，這些波紋都確實(shí)存在，大約有二十幾個(gè)波紋在我們所預(yù)測(cè)的地方附近出現(xiàn)。」
但至少還有一個(gè)神秘的波紋是馬利沒(méi)有預(yù)料到的──也就是是曼科維奇和同樣來(lái)自加州理工學(xué)院的吉姆．傅勒（Jim Fuller）用來(lái)一窺土星核心情形的那個(gè)。
「觀測(cè)結(jié)果非常明確地顯示，土星一定得要有個(gè)漸進(jìn)式的模糊核心，才能解釋這個(gè)多出來(lái)的波紋和其他所有波紋，」馬利表示：「這種特殊環(huán)波對(duì)行星深處的情形非常敏感。」
土星的巨大核心
曼科維奇和傅勒觀察土星環(huán)上的波紋，發(fā)現(xiàn)土星的核心占了行星的絕大部分。與科學(xué)家的預(yù)期完全不同，這顆行星的核心是由氫、氦、冰和巖石組成的彌散湯狀混合物，而不是由石鐵組成的明確核心。如果把土星切成兩半，不會(huì)看到像洋蔥、變色硬糖或地球內(nèi)部那樣層層分明的結(jié)構(gòu)。而是有著模糊界線的核心，潛得愈深，物質(zhì)就愈稠密。
在土星核心的極端溫度和壓力下，氣體的行為更像是金屬流體，而不是一團(tuán)空氣。這團(tuán)奇異物質(zhì)的混合物，是種難以在地球?qū)嶒?yàn)室復(fù)制的組合。曼科維奇表示，當(dāng)他和傅勒看到描繪出的土星情形是如此奇怪，也曾試圖為土星環(huán)中的地震特征找到別的解釋。
「我們努力嘗試不這么解釋。」他說(shuō)，但這篇新研究中有關(guān)土星核心的狀況「似乎才能確實(shí)詮釋數(shù)據(jù)。」
雖然結(jié)果出乎意料，但這樣的土星核心模型與科學(xué)家從土星所收集到的大量重力數(shù)據(jù)非常吻合，也和美國(guó)航太總署朱諾號(hào)（Juno）太空船的發(fā)現(xiàn)相呼應(yīng)，這表示木星的核心可能以類似的成分混合而成。
但木星沒(méi)有濃厚的行星環(huán)系統(tǒng)可以記錄內(nèi)部的推擠情形。 「我們需要炸毀木星的一個(gè)小衛(wèi)星。」馬利開(kāi)玩笑說(shuō)，這樣就能形成一個(gè)能夠記錄木星核心脈搏的行星環(huán)。
眾多謎團(tuán)待解
一般來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為氣體巨行星起源于逐漸聚集的小塊物質(zhì)；它會(huì)變得愈來(lái)愈大，直到原行星的重力拉攏附近的所有氣體，但目前仍不清楚這種方式可否制造出像曼科維奇和傅勒觀察到的那種核心。
土星的核心可能在形成后的45億年間發(fā)生了變化，慢慢溶解成液態(tài)金屬氫或是被其他未知的過(guò)程改變。 「不過(guò)我們還不知道究竟是怎樣。」曼科維奇說(shuō)。
讓人驚訝的另一點(diǎn)是根據(jù)曼科維奇和傅勒的推論，土星的核心并沒(méi)有在對(duì)流，這表示它不會(huì)像預(yù)期的那樣轉(zhuǎn)移熱量──這個(gè)觀察結(jié)果可能解釋了土星在紅外線波段異常明亮的原因。 「木星現(xiàn)在的亮度與我們預(yù)期它在形成后45億年的亮度差不多，但土星太亮了，」馬利說(shuō)：「因?yàn)橥列堑暮诵臎](méi)有對(duì)流，這會(huì)減慢冷卻速度，讓土星比原本預(yù)期的還要更亮。」
但如果核心不對(duì)流，那對(duì)行星磁場(chǎng)的形成會(huì)是個(gè)重大挑戰(zhàn)。通常行星磁場(chǎng)是因行星核心深處旋轉(zhuǎn)對(duì)流的導(dǎo)電流體層所產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)效應(yīng)而形成，但根據(jù)這項(xiàng)最新研究，土星內(nèi)部的狀況并非如此，占行星直徑60%的核心并沒(méi)有對(duì)流。科學(xué)家現(xiàn)在想弄清楚的是，會(huì)不會(huì)有層薄薄的液態(tài)金屬氫在核心內(nèi)或核心外側(cè)流動(dòng)。
但即使是這樣，也很難解釋土星特殊的對(duì)稱磁場(chǎng)，這與地球及木星傾斜、不規(guī)則的磁場(chǎng)不同。有種可能性是在磁力線抵達(dá)行星表面之前，有層「氦雨」讓磁力線變得平滑，但研究人員無(wú)法對(duì)巨大核心如何影響這種過(guò)程提出很好的解釋。
「不能用磁場(chǎng)來(lái)解釋很難，也不能用發(fā)電機(jī)模型，而且這是個(gè)巨大的行星。」斯坦利說(shuō)，他正在與曼科維奇和傅勒合作解開(kāi)土星磁場(chǎng)之謎。 「這就是科學(xué)有趣的地方。」
想回答這些有關(guān)土星的問(wèn)題，需要仔細(xì)審視卡西尼號(hào)太空船所收集到的大量資訊，使用超級(jí)電腦詳細(xì)模擬行星內(nèi)部的情形，并利用地面上的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。未來(lái)科學(xué)家還可以用這些方法來(lái)檢驗(yàn)天王星、海王星等其他行星的行星環(huán)，揭露可能記錄在冰冷粒子中的任何秘密。
「那些行星環(huán)之中藏著許多謎團(tuán)，」馬利說(shuō)：「所以我們想看看那里是否也發(fā)生了一樣的事情。」

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