מה יש באמצע שבתאי?

ענקית הגז שבתאי היא כוכב הלכת השני בגודלו במערכת השמש, אך מרחקו מכדור הארץ הקשה על חקירתו. מלבד כמה טיסות מהגששים בשנות השבעים והשמונים, הבדיקה היסודית היחידה של כדור הארץ הגיעה כאשר החללית קסיני-הויגנס הגיעה לשבתאי בשנת 2004. למרות הכמות המוגבלת של מידע על שבתאי, מדענים תיארטו על מה שעומד בליבת כדור הארץ.

על פי התיאוריה הנוכחית של היווצרות פלנטרית, שאריות החומר מהיווצרות כוכב מתפשטות לתוך דיסק, עם חומרים צפופים יותר שנותרו קרוב יותר למרכז הענן ואלמנטים בהירים יותר מקיפים רָחוֹק. כאשר החומר הכבד והסלעי יותר מתחיל להתנגש, הוא יוצר כוכבי לכת סלעיים צפופים הנקראים כוכבי לכת יבשתיים. מעבר לאזור זה, אלמנטים קלים וקפואים יותר יוצרים ענקי גז, המכונים לפעמים כוכבי לכת ג'וביים. מניתוח שבתאי עולה כי הליבה שלה עשויה להיות סלעית חלקית, בניגוד לענקי גז אחרים שאולי אין להם ליבת מוצקה כלל.

כ -75 אחוזים משבתאי הם מימן, כאשר 25 האחוזים הנותרים מורכבים בעיקר מהליום. ישנם גם חומרי עקבות כמו קרח מים ומתאן. כוח המשיכה החזק של כוכב הלכת שומר על אטמוספירה בשכבות הדוקות, אם כי לעיתים סופות חזקות פורצות מלמטה ומספקות הצצות אל פנים כדור הארץ. עם זאת, עד כה אי אפשר היה לצפות בתנאים מעבר לקצה החיצוני ביותר של האטמוספירה.

גורם אחד שמציע רמז לאיפור הפנים של שבתאי הוא צפיפותו. אסטרונומים יכולים לחשב את מסת הפלנטה על ידי תצפית על ירחיו המקיפים, באמצעות מסלולם לחישוב המסה של כוכב הלכת שהם מקיפים. תצפיות מספקות גם את הקוטר של שבתאי, ומאפשרות למדענים לחשב את צפיפותו. צפיפות שבתאי היא 0.687 גרם לסנטימטר מעוקב, שהוא למעשה פחות צפוף ממים. נתון נמוך זה מצביע על כך שאם יש ליבה מוצקה בתוך הפלנטה, היא קטנה יחסית.

העדויות לגבי איפורו של שבתאי מרמזות כי ליבתו מורכבת ברובה מאותם יסודות המרכיבים את אווירתה, עם מימן והליום שהפכו למסה חצי-נוזלית וחצי-מוצקה על ידי כוחות החום וכוח המשיכה הנמצאים בפלנטה מֶרְכָּז. למרות שנשארו כמה גושים סלעיים מההיווצרות הראשונית של כדור הארץ, המדענים מאמינים כי רוב הליבה היא תערובת סירופית של מימן וגזים אחרים כמעט קפואים, עם מעט מאוד חומר מוצק מתנה. עד שמשימות עתידיות יעמיקו במסתורין של ענקית הגז, אף אחד לא יכול לדעת בוודאות.