Kahe gaasihiiglase Jupiteri ja Saturni interjöörid on üsna ekstreemsed kohad. Tavaliselt, kui mõelda vedelale metallile, on meil mõtteid toatemperatuuril vedela elavhõbeda kohta (või Robert Patricki filmis mängitud vedela metalli T-1000 kokkupaneku kohta) Terminaator 2), peame harva kahte Universumi kõige rikkalikumat elementi teatud tingimustel vedelaks metalliks. Ja veel, seda väidavad UC Berkley füüsikute meeskond; heelium ja vesinik võivad omavahel seguneda, seda põhjustab Jupiteri ja Saturni südamike lähedal asuv tohutu rõhk, moodustades vedela metallisulami, mis võib muuta meie ettekujutust sellest, mis asub nende Jovi tormi all ...
Tavaliselt keskenduvad planeedifüüsikud ja keemikud suurema osa oma tähelepanu Universumi kõige rikkalikuma elemendi: vesiniku, omadustele. Tõepoolest, üle 90% Jupiterist ja Saturnist on samuti vesinik. Kuid neis gaasihiiglaste atmosfäärides pole lihtne vesinikuaatom, vaid üllatavalt keeruline diatomiline vesiniku gaas (st molekulaarne vesinik, H2). UC Berkley ja Londoni teadlased uurivad meie päikesesüsteemi kõige massiivsemate planeetide sisekülgede dünaamika ja olemuse mõistmiseks palju lihtsamat elementi; suuruselt teine gaas universumis: heelium.
UC Berkeley professor Raymond Jeanloz ja tema meeskond on avastanud huvitava heeliumi omaduse äärmuslikel rõhkudel, mida võib avaldada Jupiteri ja Saturni tuumade lähedal. Heelium moodustab vesinikuga segamisel metallilise vedela sulami. Arvatakse, et selline olek on haruldane, kuid need uued leiud viitavad sellele, et vedelate metallide heeliumi sulamid võivad olla tavalisemad, kui me varem arvasime.
“See on läbimurre meie arusaamade osas materjalidest ja see on oluline, kuna planeetide pikaajalise arengu mõistmiseks peame põhjalikumalt tundma nende omadusi. Leiutis on huvitav ka arusaamise osas, miks materjalid on sellised, nagu nad on ja mis määravad nende stabiilsuse ning füüsikalised ja keemilised omadused. ” - Raymond Jeanloz.
Näiteks avaldab Jupiter atmosfääri gaasidele tohutut survet. Suure massi tõttu võib oodata rõhku kuni 70 miljonit Maa atmosfääri (ei, see ei ole piisav termotuumasünteesi käivitamiseks ...), luues tuuma temperatuurid vahemikus 10 000 kuni 20 000 K (see on 2-4 korda kuumem kui Päikese fotosfäär!). Niisiis valiti nendes ekstreemsetes tingimustes uurimiseks elemendiks heelium, gaas, mis moodustab 5-10% Universumi jälgitavast ainest.
Kasutades kvantmehaanikat heeliumi käitumise arvutamiseks erineva äärmusliku rõhu ja temperatuuri korral, leidsid teadlased, et heelium muutub väga kõrge rõhu korral vedelaks metalliks. Tavaliselt mõeldakse heeliumi värvitu ja läbipaistva gaasina. Maa-atmosfääri tingimustes on see tõsi. Kuid see muutub 70 miljoni Maa atmosfääri juures hoopis teistsuguseks olendiks. Selle asemel, et olla isoleergaas, muutub see juhtivaks vedelaks metalli aineks, nagu elavhõbe, “ainult vähem peegeldav, ”Lisas Jeanloz.
See tulemus on üllatus, kuna alati on arvatud, et suured rõhud muudavad vesiniku ja heeliumi, näiteks vesiniku ja metalli sarnaseks muutmise keerukamaks. Seda seetõttu, et kõrge temperatuur sellistes kohtades nagu Jupiteri tuum põhjustab aatomite suurenenud vibratsiooni, suunates niiviisi materjalist voolata püüdvate elektronide teid. Kui elektronide voolu ei toimu, muutub materjal isolaatoriks ja seda ei saa metalliks nimetada.
Need uued leiud viitavad sellele, et aatomi vibratsioonil on seda tüüpi rõhu all tegelikult vastupidine mõju, luues elektronide voolamiseks uusi teid. Järsku muutub vedel heelium juhtivuseks, st see on metall.
Veel ühes keerdumises arvatakse, et heeliumvedelmetall võib kergesti vesinikuga seguneda. Planeedifüüsika ütleb meile, et see pole võimalik, vesinik ja heelium eralduvad nagu õli ja vesi gaasi hiiglaslike kehade sees. Kuid Jeanlozi meeskond leidis, et need kaks elementi võiksid omavahel seguneda, luues vedela metallisulami. Kui see peaks nii olema, tuleb planeedi evolutsiooni tõsiselt ümber mõelda.
Nii Jupiter kui ka Saturn eraldavad rohkem energiat kui Päike annab tähenduse, et mõlemad planeedid genereerivad oma energiat. Selle aktsepteeritud mehhanism on planeedi ülemisest atmosfäärist ja tuumast langevad heeliumitilgad, mis vabastavad gravitatsioonipotentsiaali, kuna heelium langeb kui vihm. Kui aga tõestatakse, et see uurimus on tõsi, on gaasigigandi sisemus tõenäoliselt palju homogeensem, kui seni arvati, mis tähendab, et heeliumitilgad puuduvad.
Jeanlozi ja tema meeskonna järgmine ülesanne on leida Jupiteri ja Saturni tuumadest soojust genereeriv alternatiivne energiaallikas (nii et ärge minge veel õpikuid uuesti kirjutama ...)
Allikas: UC Berkeley
