(NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute) Saturn sticht unter den Planeten des Sonnensystems wirklich heraus, und das nicht nur wegen seines herrlichen Ringsystems. Auch sein Magnetfeld ist eigenartig; Im Gegensatz zu anderen Planeten mit ihren außeraxialen Feldern ist das Magnetfeld des Saturn nahezu perfekt symmetrisch um seine Rotationsachse.
Dieses seltsame Magnetfeld und die NASA-Cassini-Mission, die vergangen ist Monate vergingen stellen eine seltene Gelegenheit dar: das Innere eines Gasriesen zu erforschen, in das normalerweise nur schwer zu blicken ist. Nun hat eine neue Analyse von Cassini-Daten gezeigt, was im Inneren des Saturns passieren könnte, um diese seltsame Magnetosphäre zu erzeugen.
Dies wiederum kann uns helfen zu verstehen, wie Saturn zu dem wurde, was er ist.
„Indem wir untersuchen, wie Saturn entstand und wie er sich im Laufe der Zeit entwickelte, können wir viel über die Entstehung anderer Saturn-ähnlicher Planeten innerhalb unseres eigenen Sonnensystems und darüber hinaus lernen.“ sagte die Planetenphysikerin Sabine Stanley der Johns Hopkins University.
Das Magnetfeld des Saturn. (Ankit Barik/Johns Hopkins University)
Planetare Magnetfelder sind ( normalerweise ), erzeugt im Inneren des Planeten, durch etwas namens a Dynamo - eine rotierende, konvektive und elektrisch leitende Flüssigkeit, die kinetische Energie in magnetische Energie umwandelt und so ein Magnetfeld in den Weltraum schleudert.
Da das Magnetfeld des Saturn von der Cassini-Sonde gut charakterisiert wurde, beschlossen Stanley und ihre Kollegin, die Planetenforscherin Chi Yan von der Johns Hopkins University, damit zu versuchen, die Vorgänge im mysteriösen, undurchsichtigen Inneren des Saturn rückzuentwickeln.
Mithilfe leistungsstarker Computersimulationen gaben sie Cassini-Daten ein, um zu versuchen, das beobachtete Magnetfeld zu reproduzieren.
„Wir haben herausgefunden, wie empfindlich das Modell auf ganz bestimmte Dinge wie die Temperatur reagiert.“ sagte Stanley . „Und das bedeutet, dass wir eine wirklich interessante Untersuchung des tiefen Inneren des Saturn bis zu einer Tiefe von 20.000 Kilometern (12.430 Meilen) haben. Es ist eine Art Röntgenblick.“
Saturns Inneres mit einer heliumunlöslichen Schicht. (Yi Zheng/HEMI/MICA Extreme Arts Program)
Darüber hinaus ist eine konvektionsstabile Schicht aus Heliumregen, die sich bis zu 70 Prozent des Planetenradius erstreckt, für die Reproduktion der Cassini-Beobachtungen günstig.
Das ist kein neues Konzept. Bei den im Inneren des Saturn herrschenden Temperaturen und Drücken werden Wasserstoff- und Heliumgase flüssig; In geringeren Tiefen könnte sich das Helium abtrennen und eine stabile Schicht bilden, die nach innen in Richtung des Planetenkerns regnet.
Dies geht aus früheren Untersuchungen hervor veröffentlicht im Jahr 2015 , würde auch erklären, warum das Innere des Saturn heißer ist als erwartet.
2015 Illustration der Innenräume von Saturn und Jupiter. ( Universität Edinburgh/NASA )
An der Grenze dieser Heliumschicht ändert sich der Wärmefluss je nach Breitengrad. Die äquatorialen Breiten sind viel heißer und die Temperaturen in den Polarregionen in hohen Breiten sind viel niedriger.
Interessanterweise zeigten die Modelle des Teams auch, dass es trotz der scheinbar nahezu perfekten Achsensymmetrie des Magnetfelds in den Beobachtungen an den Polen, dem Bereich, in dem die Cassini-Daten erfasst wurden, eine leichte Nicht-Achsensymmetrie geben könnte – weniger als 0,5 Prozent ist der schwächste.
„Obwohl die Beobachtungen, die wir vom Saturn haben, vollkommen symmetrisch aussehen, können wir in unseren Computersimulationen das Feld vollständig abfragen.“ Stanley erklärte .
Zukünftige Beobachtungen könnten dazu beitragen, dies weiter einzugrenzen, insbesondere an den Saturnpolen. Aber wir müssen möglicherweise lange warten, da diese Regionen von der Erde aus schwer zu beobachten sind und sich derzeit keine anderen Saturnmissionen in der Entwicklung befinden.
Unterdessen sehen die Wetterberichte für das Innere des Saturns ziemlich durchnässt aus. Packen Sie besser einen heliumdichten Regenschirm ein.
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht AGU-Fortschritte .