Interijeri dva plinska velikana, Jupitera i Saturna, prilično su ekstremna mjesta. Obično kada mislimo na tečni metal, mislimo na tekuću živu na sobnoj temperaturi (ili na ponovno sastavljanje tekućeg metala T-1000 koji je u filmu glumio Robert Patrick Terminator 2), rijetko smatramo da su dva najbogatija elementa u Svemiru tekući metal u određenim uvjetima. A ipak, to tvrdi tim fizičara iz UC Berkley; helij i vodik mogu se miješati zajedno, prisiljeni silnim pritiscima u blizini jezgara Jupitera i Saturna, tvoreći tekuću leguru metala, možda mijenjajući našu percepciju o tome što se krije ispod tih Jovijinih oluja ...
Obično planetarni fizičari i kemičari najviše pozornosti usredotočuju na karakteristike najobilnijeg elementa u Svemiru: vodika. Zapravo, preko 90% Jupitera i Saturna također je vodik. Ali unutar atmosfere ovih plinskih divova nije jednostavan atom vodika, to je iznenađujuće složen dijatomejski vodikov plin (tj. Molekularni vodik, H2). Dakle, da bi razumjeli dinamiku i prirodu unutrašnjosti najmasivnijih planeta u našem Sunčevom sustavu, istraživači iz UC Berkley i Londona istražuju daleko jednostavniji element; drugi najzastupljeniji plin u Svemiru: helij.
Raymond Jeanloz, profesor na UC Berkeley, i njegov tim otkrili su zanimljivu karakteristiku helija pri ekstremnim pritiscima koji se mogu izvršiti u blizini jezgara Jupitera i Saturna. Helij će tvoriti metalnu tekuću leguru pomiješan s vodikom. Smatralo se da je ovakvo stanje rijetko, ali ova nova otkrića sugeriraju da su legure helija u tekućim metalima češće nego što smo mislili.
“Ovo je proboj u smislu našeg razumijevanja materijala, a to je važno jer da bismo razumjeli dugoročnu evoluciju planeta, moramo znati više o njihovim svojstvima duboko u dubini. Otkriće je zanimljivo i sa stajališta razumijevanja zašto su materijali takvi kakvi jesu i što određuje njihovu stabilnost i njihova fizička i kemijska svojstva„. - Raymond Jeanloz.
Jupiter, na primjer, vrši ogroman pritisak na plinove u svojoj atmosferi. Zbog velike mase, može se očekivati pritisak do 70 milijuna atmosfere Zemlje (ne, to nije dovoljno za pokretanje fuzije ...), stvarajući jezgrene temperature između 10 000 i 20 000 K (to je 2-4 puta toplije od temperature Sunčeva fotosfera!). Dakle, helij je odabran kao element za proučavanje u ovim ekstremnim uvjetima, plin koji čini 5-10% uočene materije Svemira.
Koristeći kvantnu mehaniku za izračunavanje ponašanja helija pod različitim ekstremnim pritiscima i temperaturama, istraživači su otkrili da će se helij pretvoriti u tekući metal pod vrlo visokim tlakom. Obično se helij smatra bezbojnim i prozirnim plinom. U uvjetima Zemlje i atmosfere to je istina. Međutim, pretvara se u potpuno drugačije stvorenje u 70 milijuna zemaljskih atmosfera. Umjesto da predstavlja izolacijski plin, pretvara se u tekuću metalnu tvar, više poput žive, "samo manje reflektirajuće", Dodao je Jeanloz.
Ovaj rezultat dolazi kao iznenađenje jer se oduvijek mislilo da masivni pritisci otežavaju elemente poput vodika i helija da nalikuju metalima. To je zbog toga što visoke temperature na mjestima poput Jupiterove jezgre uzrokuju pojačane vibracije u atomima, pa odbijaju put elektrona koji pokušavaju teći u materijalu. Ako nema protoka elektrona, materijal postaje izolator i ne može ga se nazvati "metalom".
No, ova nova otkrića sugeriraju da atomske vibracije pod tim vrstama pritisaka zapravo imaju kontrainutitivni učinak stvaranja novih putanja za protok elektrona. Odjednom tekući helij postaje provodan, što znači da je metal.
U drugom zavoju, misli se da bi se helijev tekući metal mogao lako miješati s vodikom. Planetarna fizika govori nam da to nije moguće, vodik i helij se razdvajaju poput nafte i vode unutar tijela plinovitih divova. No Jeanlozov je tim otkrio da se dva elementa zapravo mogu miješati, stvarajući tekuću metalnu leguru. Ako će to biti slučaj, treba napraviti ozbiljno preispitivanje planetarne evolucije.
I Jupiter i Saturn oslobađaju više energije nego što Sunce pruža, što znači da obje planete proizvode vlastitu energiju. Prihvaćeni mehanizam za to je kondenziranje kapljica helija koje padaju iz gornje atmosfere planeta i do srži, oslobađajući gravitacijski potencijal dok helij pada kao "kiša". Međutim, ako se pokaže da je ovo istraživanje slučaj, unutrašnjost plinovitog giganta vjerojatno će biti mnogo homogenija nego što se prethodno mislilo, što znači da ne može biti kapljica helija.
Dakle, sljedeći zadatak Jeanloza i njegovog tima je pronaći alternativni izvor energije koji proizvodi toplinu u jezgrama Jupitera i Saturna (pa nemojte još uvijek sasvim pisati udžbenike ...)
Izvor: UC Berkeley
