Beveik prieš penkis milijardus metų susidarė milžiniškos dujinės planetos Jupiteris ir Saturnas, matyt, radikaliai skirtingais būdais.
Taip sako Kalifornijos universiteto Los Alamoso nacionalinės laboratorijos mokslininkas, sukūręs išsamius kompiuterinius modelius, pagrįstus eksperimentais, kurių metu vandenilio elementui buvo sukrėstas beveik toks pat slėgis, koks buvo dviejų planetų viduje.
Dirbdamas su kolega iš Prancūzijos, Didier Saumonas iš Los Alamos Taikomosios fizikos skyriaus sukūrė modelius, patvirtinančius, kad sunkieji elementai yra sukoncentruoti didžiuliame Saturno šerdyje, o tie patys elementai yra maišomi visame Jupiteryje, o centrinės šerdies yra labai mažai arba jos visai nėra. Tyrimas, paskelbtas šios savaitės „Astrophysical Journal“, parodė, kad ugniai atsparūs elementai, tokie kaip geležis, silicis, anglis, azotas ir deguonis, yra sutelkti Saturno šerdyje, tačiau yra pasklidę Jupiteryje, todėl kilo hipotezė, kad jie buvo suformuoti skirtingais procesais.
Saumonas surinko duomenis iš kelių neseniai atliktų šoko suspaudimo eksperimentų, kurie parodė, kaip vandenilis elgiasi esant milijoną kartų didesniam nei atmosferos slėgiui slėgiui, artėjant prie dujų milžinų. Šie eksperimentai, atlikti per pastaruosius kelerius metus JAV nacionalinėse laboratorijose ir Rusijoje, pirmą kartą leido tiksliai išmatuoti vadinamąją paprastų skysčių, tokių kaip vandenilis, būklės lygtį aukšto slėgio ir didelio tankio sąlygomis. sferoje, kurioje vyksta deuterio jonizacija, izotopas, pagamintas iš vandenilio atomo su papildomu neutronu.
Bendradarbiaudamas su T. Guillotu iš Cote d’Azur observatorijos, Prancūzijoje, Saumonas sukūrė apie 50 000 skirtingų dviejų milžiniškų dujinių planetų vidinių struktūrų modelių, apimančių visas įmanomas variacijas, kurias leidžia atlikti astrofiziniai stebėjimai ir laboratoriniai eksperimentai.
„Kai kurie duomenys iš ankstesnių planetų zondų davė mums netiesioginės informacijos apie tai, kas vyksta Saturno ir Jupiterio viduje, ir dabar mes tikimės sužinoti daugiau iš Cassini misijos, kuri ką tik atkeliavo į Saturno orbitą“, - teigė Saumonas. „Mes pasirinkome tik tuos kompiuterinius modelius, kurie atitinka planetų stebėjimus“.
Jupiteris, Saturnas ir kitos milžiniškos planetos yra sudarytos iš dujų, tokių kaip saulė: Jie sudaro apie 70 procentų vandenilio pagal masę, o likusi dalis yra helis ir nedideli kiekiai sunkesnių elementų. Todėl jų vidaus struktūras buvo sunku apskaičiuoti, nes vandenilio būsenos lygtis esant aukštam slėgiui nebuvo gerai suprantama.
Saumonas ir Guillot'as apribojo savo kompiuterinius modelius naudodamiesi deuterio eksperimentų duomenimis, taip sumažindami ankstesnius vandenilio būsenos lygties netikrumus, kurie yra pagrindinė sudedamoji dalis, reikalinga tobulinti planetų struktūrų modelius ir kaip jie susiformavo.
„Mes stengėmės įtraukti visus galimus variantus, kuriuos leistų eksperimentiniai duomenys apie deuterio šoką“, - aiškino Saumonas.
Įvertinę bendrą sunkiųjų elementų kiekį ir jų pasiskirstymą Jupiterio ir Saturno viduje, modeliai suteikia geresnį vaizdą, kaip planetos susiformavo vandenilio, helio ir kietųjų elementų akivaizdoje iš ūko, kuris prieš milijardus metų sukasi aplink saulę. .
„Visuotinai sutariama, kad Saturno ir Jupiterio branduoliai skiriasi“, - teigė Saumonas. „Čia naujovė yra tai, kiek išsamūs yra šie modeliai. Mums pavyko pašalinti arba kiekybiškai įvertinti daugelį neapibrėžtumų, todėl labiau pasitikime diapazonu, kuriame bus pateikti faktiniai duomenys apie vandenilį, taigi ir apie ugniai atsparius metalus ir kitus elementus.
„Nors mes negalime pasakyti, kad mūsų modeliai yra tikslūs, mes gana gerai žinome, kokie jie netikslūs“, - pridūrė jis.
Šie modelių rezultatai padės nukreipti matavimus, kuriuos turi atlikti Cassini ir ateityje siūlomi tarpplanetiniai kosminiai zondai Jupiteriui.
Los Alamoso nacionalinę laboratoriją valdo JAV energetikos departamento Nacionalinė branduolinio saugumo administracija (NNSA), ji bendradarbiauja su NNSA Sandijos ir Lawrence Livermore nacionalinėmis laboratorijomis, siekdama paremti NNSA jos misijoje.
Los Alamos kuria ir taiko mokslą ir technologijas, kad užtikrintų JAV branduolinės atgrasymo priemonės saugumą ir patikimumą; sumažinti masinio naikinimo ginklų, ginklų platinimo ir terorizmo grėsmę; ir išspręsti nacionalines gynybos, energetikos, aplinkos ir infrastruktūros problemas.
Originalus šaltinis: „Los Alamos“ naujienų leidinys
