Преди близо пет милиарда години гигантските газообразни планети Юпитер и Сатурн са се образували, очевидно по коренно различни начини.
Така твърди учен от Националната лаборатория в Лос Аламос на Калифорнийския университет, който създаде изчерпателни компютърни модели, базирани на експерименти, при които елементът водород е шокиран при натиск почти толкова голям, колкото тези, открити в двете планети.
Работейки с френски колега, Дидие Самон от отдела за приложна физика в Лос Аламос създаде модели, установяващи, че тежки елементи са концентрирани в масивното ядро на Сатурн, докато същите тези елементи са смесени в целия Юпитер, с много малко или никакво централно ядро. Изследването, публикувано в Astrophysical Journal от тази седмица, показа, че огнеупорни елементи като желязо, силиций, въглерод, азот и кислород са концентрирани в сърцевината на Сатурн, но са дифузни в Юпитер, което води до хипотеза, че те са се образували чрез различни процеси.
Saumon събра данни от няколко скорошни експеримента за компресиране на удар, които показаха как водородът се държи при налягания милион пъти по-големи от атмосферното налягане, приближавайки се до присъстващите в газовите гиганти. Тези експерименти - извършени през последните няколко години в националните лаборатории на САЩ и в Русия - разрешиха за първи път точни измервания на така нареченото уравнение на състоянието на прости течности, като водород, в рамките на високо налягане и висока плътност царство, където се извършва йонизация за деутерий, изотопът, направен от водороден атом с допълнителен неутрон.
Работейки с T. Guillot от Observatoire de la Cote d'Azur, Франция, Saumon разработи около 50 000 различни модела на вътрешните структури на двете гигантски газообразни планети, които включват всички възможни вариации, разрешени от астрофизични наблюдения и лабораторни експерименти.
„Някои данни от по-ранни планетарни сонди ни дадоха косвена информация за това какво се случва вътре в Сатурн и Юпитер, а сега се надяваме да научим повече от мисията Касини, която току-що пристигна в орбитата на Сатурн“, каза Саумон. „Подбрахме само компютърните модели, които отговарят на планетарните наблюдения.“
Юпитер, Сатурн и другите гигантски планети са изградени от газове, като слънцето: Те са около 70 процента водород по маса, а останалите са предимно хелий и малки количества по-тежки елементи. Следователно вътрешните им структури бяха трудни за изчисляване, защото уравнението на водорода при високо налягане не беше добре разбрано.
Saumon и Guillot ограничиха своите компютърни модели с данни от експериментите с деутерий, като по този начин намалиха предишните несигурности за уравнението на състоянието на водорода, което е централната съставка, необходима за подобряване на моделите на структурите на планетите и как те се формират.
„Опитахме се да включим всички възможни вариации, които биха могли да бъдат разрешени от експерименталните данни за ударно компресиране на деутерий“, обясни Саумон.
Оценявайки общото количество на тежките елементи и тяхното разпределение вътре в Юпитер и Сатурн, моделите осигуряват по-добра картина как планетите се образуват чрез натрупването на водород, хелий и твърди елементи от мъглявината, които се завъртяха около слънцето преди милиарди години ,
"Има общо съгласие, че сърцевините на Сатурн и Юпитер са различни", каза Саумон. „Новото тук е колко изчерпателни са тези модели. Успяхме да премахнем или измерим много от несигурностите, така че имаме много по-добра увереност в обхвата, в който реалните данни ще попаднат за водорода, и следователно за огнеупорни метали и други елементи.
„Въпреки че не можем да кажем, че нашите модели са прецизни, ние знаем доста добре колко са неточни“, добави той.
Тези резултати от моделите ще помогнат да се направят измервания, които трябва да бъдат направени от Касини и бъдещите предложени междупланетни космически сонди на Юпитер.
Националната лаборатория в Лос Аламос се управлява от Калифорнийския университет за Националната администрация за ядрена сигурност (NNSA) на Министерството на енергетиката на САЩ и работи в партньорство с националните лаборатории Sandia и Lawrence Livermore на NNSA, за да подкрепи NNSA в неговата мисия.
Лос Аламос разработва и прилага науката и технологиите, за да гарантира безопасността и надеждността на американското ядрено възпиращо средство; намаляване на заплахата от оръжия за масово унищожение, разпространение и тероризъм; и решаване на национални проблеми в областта на отбраната, енергетиката, околната среда и инфраструктурата.
Оригинален източник: Новини от Лос Аламос
