新研究显示土星可能有一个更大的弥散核？( 三 ) 防走失

相对于其他行星来讲，土星有一个特别的地方就是它有一圈由岩石和冰块组成的环。土星自身的引力场当然也会影响环内物质的分布。NASA在1997年发射升空的 “卡西尼号” ，我想大家并不陌生。那张著名的由土星回望地球的照片便是它所拍摄。“卡西尼号” 在土星环上发现了一些特别的波动，这些波动就像是水中的涟漪一样在环上传播。经过初步的计算，这些波动不可能是土星卫星的引力摄动造成，只能是土星内部的引力影响而成 [9] 。

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“卡西尼号”从土星回望地球照片 | 图源：NASA
土星物质各种类型的非均匀分布能让引力场产生不同的变化，数学上可以用不同的函数来表达不同的分布模式，将每种不同的分布模式叠加起来就能得到总的引力场分布，这就是上面提到过的球谐函数展开的原理。不同的模式就能让土星的引力场产生不同模式的微小波动，这个波动就会在土星环上产生密度波，就像水中的涟漪。用观测数据和理论模型进行拟合就能确定土星环上的这些波动具体是由何种模式产生的。找出了所有可能的模式，将他们叠加起来就能得到更精确的引力场的信息。结合探测器所观测到的土星的引力场，就能更加精确的确定土星内部的质量分布。
事实上，本文开头提到的论文就是用了这种方法，对土星的内部结构做出了比以前更加精确的预测。土星内部结构导致的引力场波动被土星环记录下来进而被我们观测到，就好像是我们 “听” 到了土星 “心脏跳动” 的声音。
上述论文中，作者们最后得出结论——土星的内核弥漫到了土星半径的60% ，而且这个核心可能是逐渐过渡到外层，和外层之间没有非常清晰的界限。

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我们都有一颗独特的 “心”
——太阳系其他行星结构研究情况 [3]
水星
结合NASA 2004 年发射的信使号（MESSENGER）探测器的观测，研究者们目前认为水星有一个非常大的内核，大约占据整个水星半径85% 。因此也有人认为水星在演化过程中丢失了大量外壳物质。水星外层主要是以硅为主的地壳和地幔。而水星的 “心” 可能有一个三层结构——最外层是固态的硫化铁，中层是液态，核心可能是固态。
金星
就目前所知的信息，金星的内部结构与地球十分相似。不愧是地球的 “好兄弟” 。
火星
火星半径大约是3300km 。其拥有一个高密度的核心，可能半径为1500～2100km 。包裹着核心的是一层1240～1880km厚的岩石地幔。火星的地壳大约10～50km厚，由铁，镁，铝，钙，钾等元素组成。
木星
木星主要由氢和氦组成。表面就是氢气和氦气形成的大气。往深处走因为巨大的压力，氢和氦会呈液态。有理论认为，在木星的更深处，氢的电子会因为高温高压而被剥离，由于木星的自转会因此形成强大的电流以维持木星当前强大的磁场。至于木星的核心组成目前还不得而知，推测其可能由铁和硅的矿物组成，温度可达5万摄氏度。
土星
和木星类似，土星主要由氢和氦构成。其核心可能是金属铁和镍，核心外包裹着一层高密度的岩石和冰块。往外是氢和氦的液态海洋，最后是氢和氦形成的大气。
天王星和海王星
因为距离甚远，这两个行星的观测数据相对来说要少很多，知道的也少很多。这两个星球可能都是一个80%质量由固态或液态的水、甲烷、氨气所组成的大冰球，同时有一个很小的岩石核心。