Блоги |
Кольца Урана и Нептуна могут помочь изучить структуру их недр
158
Изучение структуры недр ледяных гигантов Солнечной системы представляет собой трудность, поскольку толстая ледяная кора не позволяет рассмотреть внутренние части планет. В новом исследовании команда ученых во главе с Джозефом Ахерном (Joseph A. A"Hearn) из Университета Айдахо, США, предложила новый метод изучения структуры недр Урана и Нептуна, основанный на анализе колец гигантских планет.
Это не первый косвенный метод, используемый учеными для изучения недр планет-гигантов. В предыдущих исследованиях были предприняты попытки использовать распространенный фотометрический метод, позволяющий обнаруживать осцилляции на поверхностях планет. Эти осцилляции затем могли быть соотнесены с плотностью отдельных частей недр планет. Несмотря на то, что этот метод эффективно работал в случае Юпитера, в случае ледяных гигантов имеющихся фотометрических данных оказалось недостаточно, чтобы построить аналогичные профили плотности.
Альтернатива состоит в использовании гравитационных осцилляций, распространяющихся под поверхностью планеты. В частности, один из режимов такой осцилляции известен как нормальная мода. Такой режим осцилляций устанавливается, когда все части системы начинают осциллировать с одинаковой синусоидальной частотой. Гравитационные эффекты, связанные с нормальной модой осцилляций в недрах планеты, доступны для регистрации извне и находят отражение в структуре колец планеты. Этот метод уже успешно использовался ранее для системы Сатурна, однако в новом исследовании он впервые был применен к изучению структуры недр ледяных гигантов.
В своем новом исследовании Ахерн и его команда анализируют зависимость волн плотности в кольцах ледяных гигантов, резонирующих с гравитационными осцилляциями, возникающими в недрах этих планет. Кроме того, отмечают исследователи, крайние внутренние «спутники-пастухи» планет (спутники, расчищающие пространство в щелях между кольцами) испытывают влияние таких же резонансов. Некоторые из этих спутников даже могут формировать собственные резонансы, известные как резонансы Линдблада. Обычно резонансы Линдблада чаще наблюдаются в масштабе галактик, и в этом случае они дают начало спиральным волнам плотности, которые приводят к формированию «рукавов», хорошо различимым во многих спиральных галактиках. Но в меньших масштабах аналогичные явления наблюдаются для систем колец планет, включая Сатурн и, вероятно, также Уран и Нептун.
Проблема с использованием этих резонансов, находящих отражение в структуре колец, состоит в недостатке наблюдательных данных. Так, до настоящего времени ни один космический аппарат не провел достаточно много времени на орбите вокруг ледяных гигантов, чтобы собрать требуемое количество информации об их системах колец. Авторы работы и множество других исследователей считают, что настало время отправить к ледяным гигантам новый зонд для составления подробной карты структуры системы колец, а также определения точного расположения спутников планет и большого числа других открытых в последние годы объектов, которые с трудом поддаются наблюдениям с Земли.
Исследование появилось на сервере препринтов arxiv.org.....
Это не первый косвенный метод, используемый учеными для изучения недр планет-гигантов. В предыдущих исследованиях были предприняты попытки использовать распространенный фотометрический метод, позволяющий обнаруживать осцилляции на поверхностях планет. Эти осцилляции затем могли быть соотнесены с плотностью отдельных частей недр планет. Несмотря на то, что этот метод эффективно работал в случае Юпитера, в случае ледяных гигантов имеющихся фотометрических данных оказалось недостаточно, чтобы построить аналогичные профили плотности.
Альтернатива состоит в использовании гравитационных осцилляций, распространяющихся под поверхностью планеты. В частности, один из режимов такой осцилляции известен как нормальная мода. Такой режим осцилляций устанавливается, когда все части системы начинают осциллировать с одинаковой синусоидальной частотой. Гравитационные эффекты, связанные с нормальной модой осцилляций в недрах планеты, доступны для регистрации извне и находят отражение в структуре колец планеты. Этот метод уже успешно использовался ранее для системы Сатурна, однако в новом исследовании он впервые был применен к изучению структуры недр ледяных гигантов.
В своем новом исследовании Ахерн и его команда анализируют зависимость волн плотности в кольцах ледяных гигантов, резонирующих с гравитационными осцилляциями, возникающими в недрах этих планет. Кроме того, отмечают исследователи, крайние внутренние «спутники-пастухи» планет (спутники, расчищающие пространство в щелях между кольцами) испытывают влияние таких же резонансов. Некоторые из этих спутников даже могут формировать собственные резонансы, известные как резонансы Линдблада. Обычно резонансы Линдблада чаще наблюдаются в масштабе галактик, и в этом случае они дают начало спиральным волнам плотности, которые приводят к формированию «рукавов», хорошо различимым во многих спиральных галактиках. Но в меньших масштабах аналогичные явления наблюдаются для систем колец планет, включая Сатурн и, вероятно, также Уран и Нептун.
Проблема с использованием этих резонансов, находящих отражение в структуре колец, состоит в недостатке наблюдательных данных. Так, до настоящего времени ни один космический аппарат не провел достаточно много времени на орбите вокруг ледяных гигантов, чтобы собрать требуемое количество информации об их системах колец. Авторы работы и множество других исследователей считают, что настало время отправить к ледяным гигантам новый зонд для составления подробной карты структуры системы колец, а также определения точного расположения спутников планет и большого числа других открытых в последние годы объектов, которые с трудом поддаются наблюдениям с Земли.
Исследование появилось на сервере препринтов arxiv.org.....