Prije gotovo pet milijardi godina formirali su se divovski plinoviti planeti Jupiter i Saturn, očito na radikalno različite načine.
Tako kaže znanstvenik Nacionalne laboratorije Los Alamos sa sveučilišta u Kaliforniji, koji je stvorio iscrpne računalne modele temeljene na eksperimentima u kojima je element vodik bio šokiran pritiscima jednako velikim kao i oni koji su pronađeni unutar dva planeta.
Radeći s francuskim kolegom, Didier Saumon iz odjela za primijenjenu fiziku Los Alamosa stvorio je modele kojima je utvrđeno da su teški elementi koncentrirani u Saturnovoj masivni jezgri, dok su ti isti elementi pomiješani po cijelom Jupiteru, s vrlo malo ili nimalo središnje jezgre. Studija, objavljena u ovotjednom časopisu Astrophysical Journal, pokazala je da su vatrostalni elementi poput željeza, silicija, ugljika, dušika i kisika koncentrirani u Saturnovoj jezgri, ali da su raspršeni u Jupiteru, što dovodi do hipoteze da su nastali kroz različite procese.
Saumon je prikupio podatke iz nekoliko nedavnih pokusa kompresije udara koji su pokazali kako se vodik ponaša pod pritiskom milijun puta većim od atmosferskog pritiska, približavajući se onima koji su prisutni u plinskim divovima. Ovi eksperimenti - izvedeni u posljednjih nekoliko godina u američkim nacionalnim laboratorijima i u Rusiji - po prvi su puta omogućili precizna mjerenja takozvane jednadžbe stanja jednostavnih tekućina, poput vodika, unutar visokog tlaka i visoke gustoće Područje gdje se ionizacija događa za deuterij, izotop načinjen od atoma vodika s dodatnim neutronom.
Radeći s T. Guillotom iz Observatoire de la Azurna obala u Francuskoj, Saumon je razvio oko 50 000 različitih modela unutarnjih struktura dviju plinovitih planeta plinova koji su uključivali sve moguće varijacije dopuštene astrofizičkim opažanjima i laboratorijskim eksperimentima.
"Neki podaci iz ranijih planetarnih sondi dali su nam neizravne podatke o tome što se događa unutar Saturna i Jupitera, a sada se nadamo da ćemo saznati više o misiji Cassini koja je upravo stigla u Saturnovu orbitu", rekao je Saumon. "Odabrali smo samo računalne modele koji odgovaraju planetarnim opažanjima."
Jupiter, Saturn i ostali planeti divovi sastoje se od plinova, poput sunca: Oni su oko 70 posto mase vodika, a ostatak uglavnom je helij i male količine težih elemenata. Stoga je bilo teško izračunati njihove unutarnje strukture jer vodikova jednadžba stanja pri visokim pritiscima nije dobro shvaćena.
Saumon i Guillot ograničili su svoje računalne modele podacima eksperimenata na deuteriju, smanjujući tako prethodne nesigurnosti za jednadžbu stanja vodika, koji je središnji sastojak potreban za poboljšanje modela struktura planeta i njihovog formiranja.
"Pokušali smo uključiti sve moguće varijacije koje bi mogle dopustiti eksperimentalnim podacima o udarnoj kompresiji deuterija", objasnio je Saumon.
Procjenjujući ukupnu količinu teških elemenata i njihovu raspodjelu unutar Jupitera i Saturna, modeli pružaju bolju sliku kako su planete nastale akumulacijom vodika, helija i čvrstih elemenata iz maglice koja se vrtjela oko sunca prije milijarde godina ,
"Opće je mišljenje da su jezgre Saturna i Jupitera različite", rekao je Saumon. „Ono što je ovdje novo jest koliko su ovi modeli iscrpni. Uspjeli smo ukloniti ili kvantificirati mnoge nesigurnosti, tako da imamo puno bolje povjerenje u raspon unutar kojeg će stvarni podaci pasti za vodik, a samim tim i za vatrostalne metale i druge elemente.
"Iako ne možemo reći da su naši modeli precizni, dobro znamo koliko su neprecizni", dodao je.
Ovi rezultati iz modela pomoći će u vođenju mjerenja koje će poduzeti Cassini i buduće predložene interplanetarne svemirske sonde na Jupiteru.
Nacionalnom laboratorijom Los Alamosa upravlja Sveučilište u Kaliforniji za Nacionalnu upravu za nuklearnu sigurnost (NNSA) američkog Ministarstva energetike i surađuje s nacionalnim laboratorijama Sandia i Lawrence Livermore u NNSA-i kako bi podržali NNSA u njegovoj misiji.
Los Alamos razvija i primjenjuje znanost i tehnologiju kako bi osigurao sigurnost i pouzdanost američkog nuklearnog odvraćanja; smanjiti prijetnju oružjem za masovno uništenje, širenje i terorizam; i rješavati nacionalne probleme u odbrani, energiji, okolišu i infrastrukturi.
Izvorni izvor: Los Alamos News Release
