Dviejų dujų milžinų, Jupiterio ir Saturno, interjerai yra gana ekstremalios vietos. Paprastai, kai galvojame apie skystą metalą, galvojame apie skystą gyvsidabrį kambario temperatūroje (arba apie vėl sujungtą skystą metalą T-1000, kurį filme vaidino Robertas Patrickas). 2 terminatorius), retai mes laikome du gausiausius Visatos elementus tam tikru atveju skystu metalu. Ir vis dėlto štai ką tvirtina UC „Berkley“ fizikų komanda; helis ir vandenilis gali susimaišyti, priversti didžiulio slėgio šalia Jupiterio ir Saturno šerdžių, formuojant skysto metalo lydinį, galbūt pakeisiantį mūsų suvokimą, kas slypi po tomis Jovijos audromis…
Paprastai planetų fizikai ir chemikai daugiausia dėmesio skiria gausiausio Visatos elemento: vandenilio savybėms. Iš tiesų, daugiau nei 90% Jupiterio ir Saturno yra vandenilis. Tačiau šiose dujų milžino atmosferose nėra paprastas vandenilio atomas, tai stebėtinai sudėtingos diatominės vandenilio dujos (t. Y. Molekulinis vandenilis, H2). Taigi, norėdami suprasti masiškiausių mūsų Saulės sistemos planetų paviršių dinamiką ir pobūdį, tyrėjai iš UC Berkley ir Londono ieško daug paprastesnio elemento; antrosios gausiausios dujos Visatoje: helis.
Raymondas Jeanlozas, „UC Berkeley“ profesorius, ir jo komanda atskleidė įdomią helio savybę esant didžiausiam slėgiui, kuris gali būti daromas šalia Jupiterio ir Saturno šerdžių. Helis, susimaišęs su vandeniliu, sudarys metalinį skysčio lydinį. Manoma, kad ši materijos būsena yra reta, tačiau šie nauji atradimai rodo, kad skysto metalo helio lydiniai gali būti dažnesni, nei mes manėme anksčiau.
“Tai yra lūžis, suprantant mūsų supratimą apie medžiagas, ir tai yra svarbu, nes norėdami suprasti ilgalaikę planetų evoliuciją, turime žinoti daugiau apie jų savybes giliai. Išvada taip pat įdomi suprantant, kodėl medžiagos yra tokios, kokios yra, ir kas lemia jų stabilumą bei fizikines ir chemines savybes. “ - Raymondas Jeanlozas.
Pavyzdžiui, Jupiteris atmosferoje daro didžiulį spaudimą. Dėl didelės masės galima tikėtis slėgio iki 70 milijonų Žemės atmosferų (ne, to nepakanka, kad būtų galima pradėti sintezę ...), sukuriant šerdies temperatūrą nuo 10 000 iki 20 000 K (tai yra 2–4 kartus šilčiau nei Saulės fotosfera!). Taigi helis buvo pasirinktas kaip tyrimo elementas tokiomis ekstremaliomis sąlygomis - dujos, sudarančios 5–10% stebimos Visatos materijos.
Naudodami kvantinę mechaniką, kad apskaičiuotumėte helio elgseną esant skirtingiems ekstremaliems slėgiams ir temperatūroms, tyrėjai nustatė, kad esant labai aukštam slėgiui, helis virsta skystu metalu. Paprastai helio yra laikomos bespalvėmis ir skaidriomis dujomis. Žemės ir atmosferos sąlygomis tai tiesa. Tačiau jis virsta visiškai kitokiu padaru, esant 70 milijonų Žemės atmosferų. Užuot izoliacinės dujos, jis virsta laidžiu skystu metalu, panašiu į gyvsidabrį “.tik mažiau atspindintis“, - pridūrė Jeanloz.
Šis rezultatas nustebina, nes visada buvo manoma, kad dėl didelio slėgio tokie elementai, kaip vandenilis ir helis, apsunkina metalo panašumą. Taip yra todėl, kad aukšta temperatūra tokiose vietose kaip Jupiterio šerdis padidina atomų vibracijas ir taip nukreipia elektronų, bandančių tekėti medžiagoje, kelius. Jei nėra elektronų srauto, medžiaga tampa izoliatoriumi ir negali būti vadinama „metalu“.
Tačiau šie nauji atradimai leidžia manyti, kad atominės vibracijos, veikiamos tokio tipo slėgiuose, iš tikrųjų turi priešingą intuityvų poveikį sukuriant naujus elektronų tekėjimo kelius. Staiga skystas helis tampa laidus, tai reiškia, kad jis yra metalas.
Kitame posūkyje manoma, kad helio skystas metalas galėtų lengvai susimaišyti su vandeniliu. Planetų fizika mums sako, kad tai neįmanoma, nes vandenilis ir helis išsiskiria kaip aliejus ir vanduo dujų milžiniškų kūnų viduje. Tačiau Jeanlozo komanda nustatė, kad abu elementai iš tikrųjų galėjo susimaišyti, sukurdami skysto metalo lydinį. Jei taip yra, reikia rimtai persvarstyti planetų evoliuciją.
Tiek Jupiteris, tiek Saturnas išskiria daugiau energijos nei Saulė suteikia prasmę, kad abi planetos generuoja savo energiją. Priimtas mechanizmas yra kondensuoti helio lašeliai, kurie patenka iš planetos viršutinės atmosferos ir į šerdį, išlaisvindami gravitacinį potencialą, nes helis krinta kaip „lietus“. Tačiau jei bus įrodyta, kad šis tyrimas yra tinkamas, dujų milžino interjeras greičiausiai bus daug homogeniškesnis, nei manyta anksčiau, o tai reiškia, kad helio lašelių negali būti.
Taigi kitas Jeanlozo ir jo komandos uždavinys yra surasti alternatyvų energijos šaltinį, generuojantį šilumą Jupiterio ir Saturno šerdyse (taigi kol kas neperrašykite vadovėlių ...)
Šaltinis: UC Berkeley
