อะไรอยู่ตรงกลางดาวเสาร์?

ดาวเสาร์ก๊าซยักษ์เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ แต่ระยะห่างจากโลกทำให้ยากต่อการสำรวจ นอกเหนือจากการบินผ่านบางส่วนจากยานสำรวจในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 การตรวจสอบดาวเคราะห์อย่างละเอียดเพียงอย่างเดียวเกิดขึ้นเมื่อยานอวกาศ Cassini-Huygens ไปถึงดาวเสาร์ในปี 2547 แม้จะมีข้อมูลจำนวนจำกัดเกี่ยวกับดาวเสาร์ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ในแกนกลางของดาวเคราะห์

ตามทฤษฎีการก่อตัวดาวเคราะห์ในปัจจุบัน สสารที่เหลือจากการก่อตัวดาวฤกษ์จะกระจายออกไป ลงในแผ่นดิสก์ โดยวัสดุที่หนาแน่นกว่าจะอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของเมฆและองค์ประกอบที่เบากว่าจะโคจรต่อไปอีก ห่างออกไป เมื่อวัตถุที่หนักกว่าและมีลักษณะเป็นหินเริ่มชนกัน มันจะก่อตัวเป็นดาวเคราะห์หินที่หนาแน่นซึ่งเรียกว่าดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน นอกเหนือจากภูมิภาคนี้ ธาตุที่เบากว่าและเป็นน้ำแข็งก่อตัวเป็นก๊าซยักษ์ ซึ่งบางครั้งเรียกว่าดาวเคราะห์ Jovian การวิเคราะห์ดาวเสาร์ชี้ให้เห็นว่าแกนกลางของดาวเสาร์อาจเป็นหินบางส่วน ซึ่งแตกต่างจากก๊าซยักษ์อื่นๆ ที่อาจไม่มีแกนกลางที่เป็นของแข็ง

ประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ของดาวเสาร์เป็นไฮโดรเจน โดยอีก 25 เปอร์เซ็นต์ที่เหลือส่วนใหญ่เป็นฮีเลียม นอกจากนี้ยังมีสารติดตามเช่นน้ำแข็งน้ำและมีเทน แรงโน้มถ่วงอย่างแรงของดาวเคราะห์ทำให้ชั้นบรรยากาศแน่น แม้ว่าบางครั้งพายุที่มีกำลังแรงจะพัดผ่านจากเบื้องล่างและทำให้มองเห็นภายในดาวเคราะห์ได้ อย่างไรก็ตาม สภาพที่อยู่นอกเหนือชั้นบรรยากาศยังไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง

ปัจจัยหนึ่งที่บ่งบอกถึงองค์ประกอบภายในของดาวเสาร์คือความหนาแน่น นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณมวลของดาวเคราะห์ได้โดยสังเกตดวงจันทร์ที่โคจรอยู่ โดยใช้วิถีโคจรเพื่อคำนวณมวลของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ การสังเกตการณ์ยังให้เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเสาร์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณความหนาแน่นของดาวเสาร์ได้ ความหนาแน่นของดาวเสาร์อยู่ที่ 0.687 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งจริงๆ แล้วมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ตัวเลขที่ต่ำนี้แสดงให้เห็นว่าหากมีแกนแข็งภายในดาวเคราะห์ แสดงว่าเป็นแกนที่ค่อนข้างเล็ก

หลักฐานเกี่ยวกับการแต่งขึ้นของดาวเสาร์ชี้ให้เห็นว่าแกนกลางของมันประกอบด้วยองค์ประกอบส่วนใหญ่เดียวกันกับที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศ โดยไฮโดรเจนและฮีเลียมกลายเป็นมวลกึ่งของเหลวกึ่งของแข็งโดยความร้อนและแรงโน้มถ่วงที่มีอยู่บนดาวเคราะห์ ศูนย์. ในขณะที่อาจมีเศษหินที่หลงเหลือจากการก่อตัวครั้งแรกของดาวเคราะห์ แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า แกนกลางส่วนใหญ่เป็นน้ำเชื่อมของไฮโดรเจนและก๊าซที่เกือบกลายเป็นน้ำแข็งอื่น ๆ โดยมีวัสดุที่เป็นของแข็งเพียงเล็กน้อย ปัจจุบัน. จนกว่าภารกิจในอนาคตจะเจาะลึกความลึกลับของก๊าซยักษ์ แต่ก็ไม่มีใครสามารถบอกได้อย่างแน่นอน