Поверхность и внутреннее строение

В глубине атмосферы растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Как уже говорилось, поверхность начинается на том уровне, где происходит кипение метана. На глубине около половины радиуса планеты (около 30 000 км) давление в океане жидкого водорода достигает 3 млн атмосфер, и водород уже не может существовать в молекулярном состоянии. Он становится металлическим, хотя и по-прежнему жидким. Течения в этом металлическом океане создают довольно сильное магнитное поле Сатурна. В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, железа и льда.

Откуда взяться льду в центре Сатурна, где температура 11 700 °C? Ведь хорошо знакомая нам кристаллическая форма воды обыкновенный лёд — плавится уже при температуре 0°С при нормальном атмосферном давлении. Ещё «нежнее» кристаллические формы аммиака, метана, углекислого газа, которые учёные также называют льдом. Например, твёрдая углекислота (сухой лёд, используемый в различных эстрадных шоу) при нормальных условиях сразу же переходит в газообразное состояние, минуя жидкую стадию.

Но одно и то же вещество может образовывать различные кристаллические решётки. В частности, науке известны кристаллические модификации воды, отличающиеся друг от друга не меньше, чем печная сажа — от химически тождественного ей алмаза. Например, так называемый лёд VII имеет плотность, почти вдвое превосходящую плотность обычного льда, и при больших давлениях его можно нагревать до нескольких сот градусов. Поэтому не стоит удивляться тому, что в центре Сатурна при давлении в миллионы атмосфер присутствует лёд, т.е. в данном случае смесь из кристаллов воды, метана и аммиака.

Сатурн - саморазогревающаяся система. Горячее ядро излучает в космос энергию в 2, 5 раза больше той энергии, которую Сатурн получает от Солнца. Процессов в глубине, видимо, два - радиоактивный распад и механизм Кельвина − Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна. Предполагается, что дополнительная часть тепла создаётся за счёт конденсации и последующего падения капель гелия через слой водорода (менее плотный, чем капли) вглубь ядра. Результатом является переход потенциальной энергии этих капель в тепловую.

По оценкам, область ядра имеет диаметр приблизительно 25 000 км.

По внутреннему строению и составу планета Сатурн сильно напоминает Юпитер.