Моделирование магнитного поля Сатурна показало, что глубоко в недрах планеты скрывается слой гелия, который придает ему почти строгую симметричность.
Среди прочих планет Солнечной системы Сатурн выделяется не только грандиозной системой колец, но и необычным магнитным полем, полюса которого практически точно совпадают с полюсами его вращения. Космический зонд Cassini, долгие годы работавший на орбите Сатурна, измерил его магнитосферу и обнаружил, что она почти строго симметрична, плавно меняясь от полюсов к экватору газового гиганта.
Как и на Земле, магнитосфера Сатурна создается токами, возникающими в постоянно перемешивающемся и проводящем жидком ядре. Поэтому планетологи из Университета Джонса Хопкинса использовали данные Cassini для моделирования происходящего в недрах Сатурна и лучшего понимания того, что происходит в нем на большой глубине. Статья Чи Яня (Chi Yan) и Сабины Стэнли (Sabine Stanley) опубликована в журнале AGU Advances. «Получилось интереснейшее зондирование недр Сатурна на глубину до 20 000 километров, — говорит Стэнли. — Это как рентгеновское зрение».
Стратификация недр Сатурна: показан «нерастворимый гелиевый слой» (Helium Insoluble Layer, HIL) / ©HEMI, MICA Extreme Arts Program
Ученые обнаружили, что поведение магнитного поля Сатурна сильно зависит от градиента температуры в его недрах. С увеличением глубины она растет вместе с давлением, и газовые оболочки планеты становятся жидкими. После определенного предела начинается отделение водорода от гелия, что ведет к появлению стабильного гелиевого слоя на уровне примерно 70 процентов радиуса Сатурна. Гелий постоянно оседает из верхних слоев и непрерывно выпадает вниз, к центру.
Этот слой служит своего рода теплоизолятором для более глубоких областей. Потоки энергии его через нижнюю границу сильно меняются в зависимости от широты, благодаря чему его температура в экваториальных областях достигает максимума и быстро падает при движении к полюсам. Все это определяет симметричность происходящих во «внутреннем динамо» Сатурна процессов и, как следствие, симметрию глобального магнитного поля планеты.