Notranjost obeh plinskih velikanov, Jupitra in Saturna, je precej ekstremna mesta. Običajno, ko pomislimo na tekočo kovino, imamo pomisleke na tekoče živo srebro pri sobni temperaturi (ali na ponovno sestavljanje tekoče kovine T-1000, ki ga je v filmu igral Robert Patrick Terminator 2) redko menimo, da sta dva najbolj najobsežnejša elementa v vesolju tekoča kovina v določenih pogojih. In vendar to trdi ekipa fizikov iz UC Berkley; helij in vodik se lahko mešata skupaj, kar silijo ogromni pritiski v bližini jeder Jupitra in Saturna in tvorijo tekočo kovinsko zlitino, kar lahko spremeni naše dojemanje tega, kar se skriva pod temi Jovijimi nevihtami ...
Ponavadi planetarni fiziki in kemiki največ pozornosti usmerjajo v značilnosti najbolj obilnega elementa v vesolju: vodika. Več kot 90% Jupitra in Saturna je tudi vodik. Toda v ozračju teh plinskih velikanov ni preprost atom vodika, ampak presenetljivo zapleten diatomski vodikov plin (to je molekularni vodik, H2). Torej, da bi razumeli dinamiko in naravo notranjosti najbolj množičnih planetov v našem Osončju, raziskovalci iz UC Berkley in London iščejo veliko enostavnejši element; drugi najpogostejši plin v vesolju: helij.
Raymond Jeanloz, profesor na UC Berkeley, in njegova ekipa sta razkrila zanimivo značilnost helija pri izjemnih pritiskih, ki jih je mogoče izvajati v bližini jeder Jupitra in Saturna. Helij bo ob mešanju z vodikom tvoril kovinsko tekočo zlitino. Takšno stanje materije je veljalo za redko, vendar te nove ugotovitve kažejo, da so helijeve zlitine v tekočih kovinah pogostejše, kot smo prej mislili.
“To je preboj v smislu našega razumevanja materialov, in to je pomembno, ker moramo razumeti dolgoročno evolucijo planetov v globini globlje. Ugotovitev je zanimiva tudi z vidika razumevanja, zakaj so materiali takšni, kot so, in kaj določa njihovo stabilnost ter njihove fizikalne in kemijske lastnosti. " - Raymond Jeanloz.
Jupiter na primer izvaja velik pritisk na pline v svoji atmosferi. Zaradi velike mase lahko pričakujemo pritiske do 70 milijonov zemeljskih atmosfer (ne, to ni dovolj za zagon fuzije ...), kar ustvarja temperaturo jedra med 10.000 do 20.000 K (kar je 2-4 krat bolj vroče od temperature Sončeva fotosfera!). Torej je bil helij izbran kot element za preučevanje v teh ekstremnih pogojih, plin, ki predstavlja 5-10% opazovalne snovi vesolja.
Z uporabo kvantne mehanike za izračun obnašanja helija pod različnimi ekstremnimi tlaki in temperaturami so raziskovalci ugotovili, da se bo helij pod zelo visokim tlakom spremenil v tekočo kovino. Običajno je helij mišljen kot brezbarven in prozoren plin. V razmerah Zemlja-atmosfera to drži. Vendar pa se v 70 milijonih zemeljskih atmosfer spremeni v povsem drugačno bitje. Namesto da je izolacijski plin, se spremeni v prevodno tekočo kovinsko snov, bolj kot živo srebro, "le manj odsevni, «Je dodal Jeanloz.
Ta rezultat je presenečenje, saj se vedno misli, da ogromen pritisk otežuje, da elementi, kot sta vodik in helij, postanejo kovinski. To je zato, ker visoke temperature na lokacijah, kot je Jupitrovo jedro, povzročajo povečane vibracije v atomih, kar odvrača poti elektronov, ki poskušajo teči v materialu. Če ni pretoka elektronov, material postane izolator in ga ni mogoče imenovati "kovina".
Vendar pa te nove ugotovitve kažejo, da imajo atomske vibracije pod takšnimi pritiski pravzaprav protit-intuitiven učinek ustvarjanja novih poti za pretok elektronov. Nenadoma postane tekoči helij prevoden, kar pomeni, da je kovina.
V drugem zasuku je mišljeno, da bi se helijska tekoča kovina zlahka pomešala z vodikom. Planetarna fizika nam pravi, da to ni mogoče, vodik in helij se ločujeta, kot nafta in voda znotraj teles velikanskih plinov. Toda Jeanlozova ekipa je ugotovila, da se lahko dva elementa dejansko mešata, kar ustvarja tekočo kovinsko zlitino. V tem primeru je treba narediti nekaj resnega ponovnega razmišljanja o planetarni evoluciji.
Tako Jupiter kot Saturn sproščata več energije kot Sonce, kar pomeni, da oba planeta ustvarjata svojo energijo. Sprejet mehanizem tega je kondenziranje kapljic helija, ki padejo iz zgornje atmosfere planeta in do jedra, sproščajoč gravitacijski potencial, ko helij pade kot "dež." Če pa se izkaže, da gre za to raziskavo, bo verjetno notranjost plinskega giganta veliko bolj homogena, kot je bilo prej mišljeno, kar pomeni, da kapljic helija ne more biti.
Naslednja naloga Jeanloza in njegove ekipe je najti nadomestni vir energije, ki ustvarja toploto v jedrih Jupitra in Saturna (zato še ne pišite učbenikov še čisto ...)
Vir: UC Berkeley
