A két gáz óriás, a Jupiter és a Saturn belső tere nagyon szélsőséges hely. Általában, amikor egy folyékony fémre gondolunk, gondolkodunk a szobahőmérsékleten folyékony higanyról (vagy a T-1000 folyékony fém újragyűjtéséről, amelyet Robert Patrick játszott a filmben) 2. terminátor), ritkán tekintünk bizonyos körülmények között folyékony fémnek az Univerzum két legbonyolultabb elemét. És mégis, ezt állítják egy UC Berkley fizikusok csapata; a hélium és a hidrogén összekeveredhet, amelyet a Jupiter és a Szaturnusz magjai közelében levõ hatalmas nyomás kényszerít, és folyékony fémötvözetet képez, és ez valószínûleg megváltoztatja azt a felfogásunkat, hogy mi rejlik azokban a joviás viharokban ...
A bolygófizikusok és vegyészek általában figyelmük legnagyobb részét az univerzum legbonyolultabb elemének, a hidrogénnek a jellemzésére összpontosítják. Valójában, a Jupiter és a Saturn több mint 90% -a hidrogén. De a gáz óriás atmoszférájában nem az egyszerű hidrogénatom, hanem a meglepően bonyolult diatomikus hidrogéngáz (azaz a molekuláris hidrogén, H2). Tehát, hogy megértsük a Naprendszerünk legtömegesebb bolygóinak belső felületének dinamikáját és természetét, az UC Berkley és a londoni kutatók egy sokkal egyszerűbb elemre gondolnak; az univerzum második legszélesebb bázisa: hélium.
Raymond Jeanloz, az UC Berkeley professzora és csapata felfedezte a hélium érdekes tulajdonságát a szélsőséges nyomáson, amelyet a Jupiter és a Saturn magjai közelében lehet gyakorolni. A hélium hidrogénnel keverve metál folyékony ötvözetet képez. Ezt az anyagállapotot ritkának tartották, de ezek az új eredmények arra utalnak, hogy a folyékony fém héliumötvözetek gyakoribbak lehetnek, mint gondoltuk korábban.
“Ez egy áttörés az anyagok megértésében, és ez azért is fontos, mert ahhoz, hogy megértsük a bolygók hosszú távú fejlődését, többet kell megismernünk azok tulajdonságairól mélyen. A megállapítás azért is érdekes, hogy megértsük, miért állnak az anyagok miért, és mi határozza meg stabilitásukat, valamint fizikai és kémiai tulajdonságaikat.” - Raymond Jeanloz.
Például a Jupiter óriási nyomást gyakorol a légkörében lévő gázokra. Nagy tömegének köszönhetően akár 70 millió Föld légköri nyomás is várható (nem, ez nem elegendő a fúzió elindításához…), így 10 000 és 20 000 K közé esik a belső hőmérséklet (ez 2-4-szer forró, mint a Napfényképe!). Tehát a héliumot választották e szélsőséges körülmények között történő tanulmány eleméhez, egy olyan gázhoz, amely az Univerzum megfigyelhető anyagának 5-10% -át teszi ki.
A kvantummechanika segítségével kiszámítottuk a hélium viselkedését különböző szélsőséges nyomásokon és hőmérsékleteken, a kutatók azt találták, hogy a hélium nagyon magas nyomáson folyékony fémmé alakul. Általában a héliumot színtelen és átlátszó gáznak tekintik. Föld-légkör körülmények között ez igaz. Ennek ellenére egy teljesen más lényré válik a 70 millió Föld légkörben. Ahelyett, hogy szigetelő gáz lenne, vezetőképes folyékony fém anyaggá alakul, inkább higanyhoz hasonlóan “csak kevésbé tükröződik- tette hozzá Jeanloz.
Ez az eredmény meglepő, mivel mindig is azt gondolták, hogy a hatalmas nyomások megnehezítik az olyan elemek, mint a hidrogén és a hélium fémszerűségét. Ennek oka az, hogy a magas hőmérséklet olyan helyeken, mint például a Jupiter magja, fokozott rezgéseket okoz az atomokban, ezáltal elhajlik az anyagban megpróbálni áramló elektronok útját. Ha nincs elektronáramlás, akkor az anyag szigetelővé válik, és nem nevezhető „fémnek”.
Ezek az új eredmények azonban azt sugallják, hogy az ilyen típusú nyomás alatt fellépő atomi rezgések valójában ellentétes intuitív hatással bírnak, mivel új utat hoznak létre az elektronok áramlására. A folyékony hélium hirtelen vezetőképes lesz, azaz fém.
Egy másik csavarban azt gondolják, hogy a hélium folyékony fém könnyen keverhető hidrogénnel. A bolygófizika azt mondja nekünk, hogy ez nem lehetséges, a hidrogén és a hélium elkülönül, mint az olaj és a víz a gáz óriástesteiben. A Jeanloz csapata azonban úgy találta, hogy a két elem valóban összekeveredhet, és így folyékony fémötvözetet képezhet. Ha ez a helyzet, akkor a bolygó evolúciójának komoly átgondolására van szükség.
A Jupiter és a Szaturnusz több energiát bocsát ki, mint a Nap azt jelenti, hogy mindkét bolygó saját energiát generál. Ennek elfogadott mechanizmusa a bolygók felső légköréből és a magba eső kondenzáló héliumcseppek, amelyek felszabadítják a gravitációs potenciált, mivel a hélium esőként esik. Ha azonban bebizonyosodik, hogy ez a kutatás igaz, akkor a gáz óriás belső tér valószínűleg sokkal homogénebb lesz, mint azt korábban gondoltuk, tehát nem lehetnek héliumcseppek.
Tehát Jeanloz és csapata számára a következő feladat az, hogy alternatív energiaforrást találjanak, amely hőt termel a Jupiter és a Saturn magjában (tehát ne folytassa még a tankönyvek átírását ...)
Forrás: UC Berkeley
