Közel öt milliárd évvel ezelőtt a Jupiter és a Szaturnusz óriás gáznemű bolygói formálódtak, látszólag radikálisan eltérő módon.
Így mondja a Kaliforniai Egyetem Los Alamos Nemzeti Laboratóriumának tudósa, aki kimerítő számítógépes modelleket készített olyan kísérletek alapján, amelyekben a hidrogén elem szinte annyira meg volt rázva, mint a két bolygó belsejében.
Egy francia kollégával együtt, Didier Saumon, a Los Alamos Alkalmazott Fizikai Osztályból modelleket készített, amelyek megállapítják, hogy a nehéz elemek a Saturn hatalmas magjában koncentrálódnak, miközben ugyanazokat az elemeket keverik össze Jupiterben, nagyon kevés vagy egyáltalán nincs központi mag. A héten az Astrophysical Journalban közzétett tanulmány kimutatta, hogy a tűzálló elemek, mint például a vas, a szilícium, a szén, a nitrogén és az oxigén a Saturn magjában koncentrálódnak, de Jupiterben terjednek, és hipotézishez vezetik, hogy ezek különböző folyamatok során keletkeztek.
Saumon számos, nemrégiben történt sokkkompressziós kísérletből gyűjtött adatokat, amelyek megmutatták, hogy a hidrogén hogyan viselkedik a légköri nyomás milliószorosán nagyobb nyomáson, megközelítve a gázipari óriások jelenlétét. Ezek a kísérletek - amelyeket az elmúlt években az amerikai nemzeti laboratóriumokban és Oroszországban végeztek - először lehetővé tették az egyszerű folyadékok, például a hidrogén, úgynevezett egyenletének pontos mérését a nagynyomású és nagy sűrűségű tartományban. A deutérium ionizációjának területén a hidrogénatomból álló izotóp, amely további neutronnal rendelkezik.
T. Guillot-tal együttműködve a franciaországi Observatory de la Cote d'Azur-ból, Saumon körülbelül 50 000 különféle modellt fejlesztett ki a két óriás gáznemű bolygó belső szerkezetéről, amelyek tartalmazzák az asztrofizikai megfigyelések és laboratóriumi kísérletek által megengedett minden variációt.
"A korábbi bolygószondákból származó adatok közvetett információkat szolgáltattak nekünk arról, hogy mi történik a Saturnban és a Jupiterben, és most reméljük, hogy többet megtudhatunk a Cassini misszióról, amely éppen megérkezett a Saturna pályájára" - mondta Saumon. "Csak azokat a számítógépes modelleket választottuk, amelyek megfelelnek a bolygó megfigyeléseinek."
A Jupiter, a Szaturnusz és a többi óriásbolygó gázokból áll, mint például a nap: Ezek körülbelül 70 tömeg% hidrogént tartalmaznak, a többi többnyire héliumot és kis mennyiségű nehezebb elemet tartalmaz. Ezért belső szerkezetüket nehéz volt kiszámítani, mert a hidrogén állandósági egyenletét magas nyomáson nem ismerték jól.
Saumon és Guillot korlátozták számítógépes modelljeiket a deutériumkísérletekből származó adatokkal, ezáltal csökkentve a hidrogénállapot egyenletével kapcsolatos korábbi bizonytalanságokat, amely a központi elem a bolygók szerkezetének modellezéséhez és kialakulásukhoz.
"Megpróbáltunk belefoglalni minden olyan variációt, amelyet a deutérium sokkkompressziójára vonatkozó kísérleti adatok megengedhetnek" - magyarázta Saumon.
A nehéz elemek teljes mennyiségének és eloszlásának becslésével a Jupiterben és a Szaturnuszban a modellek jobb képet nyújtanak arról, hogy a bolygók hidrogén, hélium és szilárd elemek felhalmozódásával alakultak ki a ködből, amely évszázadok óta a nap körül kavargott. .
"Általános egyetértés volt abban, hogy a Saturn és a Jupiter magjai különböznek" - mondta Saumon. „Újdonság az, hogy ezek a modellek kimerítőek. Sikerült kiküszöbölnünk vagy mennyiségileg meghatároznunk a bizonytalanságokat, így sokkal jobban bízunk abban a tartományban, amelyen belül a tényleges adatok a hidrogénre, tehát a tűzálló fémekre és más elemekre esnek.
"Bár nem mondhatjuk, hogy modelljeink pontosak, nagyon jól tudjuk, mennyire pontatlanok" - tette hozzá.
Ezek a modellek eredményei segítenek a Cassini és a jövőben javasolt bolygók közötti űrszondák Jupiter felé történő mérésének irányításában.
A Los Alamos Nemzeti Laboratóriumot a Kaliforniai Egyetem az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Nukleáris Biztonsági Igazgatósága (NNSA) üzemelteti, és az NNSA Sandia és Lawrence Livermore nemzeti laboratóriumaival együttműködve támogatja az NNSA küldetését.
Los Alamos fejleszti és alkalmazza a tudományt és a technológiát az Egyesült Államok nukleáris elrettentő eszközének biztonságának és megbízhatóságának biztosítása érdekében; csökkentse a tömegpusztító fegyverek, az elterjedés és a terrorizmus veszélyét; és megoldja a honvédelem, az energia, a környezet és az infrastruktúra nemzeti problémáit.
Eredeti forrás: Los Alamos sajtóközlemény
