Интериорът на двамата газови гиганти - Юпитер и Сатурн, са доста екстремни места. Обикновено, когато мислим за течен метал, имаме мисли за течен живак при стайна температура (или повторно сглобяване на течен метал Т-1000, изигран от Робърт Патрик във филма Терминатор 2), рядко смятаме два от най-изобилните елементи във Вселената за течен метал при определени условия. И все пак, това твърди екип от физици от UC Berkley; хелий и водород могат да се смесват заедно, принудени от масивния натиск близо до сърцевините на Юпитер и Сатурн, образувайки течна метална сплав, евентуално променяща представата ни за това, което се крие под тези бури Джовиан ...
Обикновено планетарните физици и химиците фокусират по-голямата част от вниманието си върху характеристиките на най-изобилния елемент във Вселената: водород. Всъщност над 90% както от Юпитер, така и от Сатурн също са водород. Но в атмосферата на тези газови гиганти не е простият водороден атом, той е изненадващо сложният диатомичен водороден газ (т.е. молекулен водород, H2). Така че, за да разберат динамиката и естеството на вътрешността на най-масивните планети в нашата Слънчева система, изследователи от UC Berkley и Лондон търсят много по-опростен елемент; вторият най-изобилен газ във Вселената: хелий.
Raymond Jeanloz, професор в UC Berkeley, и неговият екип са разкрили интересна характеристика на хелия при екстремните налягания, които могат да бъдат упражнявани близо до сърцевините на Юпитер и Сатурн. Хелият ще образува метална течна сплав при смесване с водород. Счита се, че това състояние на материята е рядко, но тези нови открития предполагат, че хелиевите сплави на течните метали могат да бъдат по-често срещани, отколкото предполагахме по-рано.
“Това е пробив по отношение на нашето разбиране на материалите и това е важно, защото за да разберем дългосрочната еволюция на планетите, трябва да знаем повече за техните свойства в дълбочина. Откритието е интересно и от гледна точка на разбирането защо материалите са такива, каквито са и какво определя тяхната стабилност и техните физични и химични свойства. " - Реймънд Жанлоз.
Юпитер например оказва огромен натиск върху газовете в своята атмосфера. Поради голямата си маса може да се очаква натиск до 70 милиона земни атмосфери (не, това не е достатъчно за стартиране на синтез ...), създавайки температура на ядрото между 10 000 до 20 000 К (това е 2-4 пъти по-горещо от Фотосфера на Слънцето!). Така че хелият е избран като елемент за изучаване при тези екстремни условия, газ, който представлява 5-10% от наблюдаваната материя на Вселената.
Използвайки квантовата механика за изчисляване на поведението на хелия при различни екстремни налягания и температури, изследователите откриха, че хелият ще се превърне в течен метал при много високо налягане. Обикновено хелият се мисли като безцветен и прозрачен газ. В условия на земна атмосфера това е вярно. Той обаче се превръща в съвсем различно същество на 70 милиона земни атмосфери. Вместо да бъде изолиращ газ, той се превръща в проводима течна метална субстанция, по-скоро като живак, “само по-малко отразяващи", Добави Жанлоз.
Този резултат идва като изненада, тъй като винаги се е смятало, че масивният натиск затруднява превръщането на елементи като водород и хелий в метал. Това е така, защото високите температури в места като ядрото на Юпитер причиняват повишени вибрации в атомите, като по този начин отклоняват пътя на електроните, които се опитват да протичат в материала. Ако няма поток на електрон, материалът става изолатор и не може да бъде наречен „метал“.
Тези нови открития обаче предполагат, че атомните вибрации при тези видове налягания всъщност имат контраинтуитивен ефект от създаването на нови пътища за протичане на електроните. Изведнъж течният хелий става проводим, което означава, че е метал.
В друг обрат се смята, че течният метал от хелий лесно може да се смеси с водород. Планетарната физика ни казва, че това не е възможно, водородът и хелият се отделят като нефт и вода вътре в телата на газовите гиганти. Екипът на Жанлоз откри, че двата елемента всъщност могат да се смесват, създавайки течна метална сплав. Ако това е така, трябва да се направи сериозно преосмисляне на планетарната еволюция.
И Юпитер, и Сатурн отделят повече енергия, отколкото Слънцето осигурява смисъл, че и двете планети генерират собствена енергия. Приетият механизъм за това е кондензиране на хелиеви капчици, които падат от горната атмосфера на планетата и до ядрото, освобождавайки гравитационен потенциал, тъй като хелият пада като „дъжд“. Ако обаче се докаже, че това изследване е, вътрешността на газовия гигант вероятно е много по-хомогенна, отколкото се смяташе досега, което означава, че не може да има капчици хелий.
Следователно следващата задача за Жанлоз и неговия екип е да намерят алтернативен източник на енергия, генериращ топлина в сърцевините на Юпитер и Сатурн (така че не продължавайте да пренаписвате учебниците все още ...)
Източник: UC Berkeley
