Takmer pred piatimi miliardami rokov sa vytvorili obrovské plynné planéty Jupiter a Saturn, očividne radikálne odlišnými spôsobmi.
Vedec z kalifornského národného laboratória v Los Alamos, ktorý vytvoril vyčerpávajúce počítačové modely na základe experimentov, pri ktorých bol vodíkový prvok v šoku vystavený tlakom, ktoré sú takmer také veľké ako tlaky nachádzajúce sa na oboch planétach, hovorí vedec z kalifornskej univerzity.
Didier Saumon z divízie aplikovanej fyziky Los Alamos v spolupráci s francúzskym kolegom vytvoril modely, ktoré určujú, že ťažké prvky sú sústredené v Saturnovom masívnom jadre, zatiaľ čo tie isté prvky sú zmiešané v celom Jupitere s veľmi malým alebo žiadnym centrálnym jadrom. Štúdia uverejnená v Astrofyzikálnom časopise tohto týždňa ukázala, že žiaruvzdorné prvky, ako sú železo, kremík, uhlík, dusík a kyslík, sú koncentrované v Saturnovom jadre, ale sú rozptýlené v Jupitere, čo vedie k hypotéze, že boli tvorené rôznymi procesmi.
Saumon zhromažďoval údaje z niekoľkých nedávnych experimentov s kompresiou rázom, ktoré ukázali, ako sa vodík správa pri tlakoch miliónkrát väčších ako atmosférický tlak, a priblížil sa tým, ktoré sú prítomné v plynových gigantoch. Tieto experimenty - uskutočňované v posledných niekoľkých rokoch v amerických národných laboratóriách av Rusku - prvýkrát umožnili presné merania tzv. Rovnice stavu jednoduchých tekutín, ako je vodík, v rámci vysokého tlaku a vysokej hustoty oblasť, kde dochádza k ionizácii deutéria, izotop vyrobený z atómu vodíka s ďalším neutrónom.
V spolupráci s T. Guillotom z Observatoire de la Cote d´Azur, Francúzsko, Saumon vyvinul asi 50 000 rôznych modelov vnútorných štruktúr dvoch veľkých plynných planét, ktoré obsahovali všetky možné variácie povolené astrofyzikálnymi pozorovaniami a laboratórnymi experimentmi.
"Niektoré údaje z predchádzajúcich planétových sond nám poskytli nepriame informácie o tom, čo sa deje vo Saturn a Jupiter, a teraz dúfame, že sa dozvieme viac z misie Cassini, ktorá práve dorazila na Saturnovu obežnú dráhu," uviedol Saumon. "Vybrali sme iba počítačové modely, ktoré vyhovujú planetárnym pozorovaniam."
Jupiter, Saturn a ďalšie veľké planéty sú tvorené z plynov, podobne ako slnko: Sú to asi 70 percent hmotnosti vodíka, zvyšok je väčšinou hélium a malé množstvo ťažších prvkov. Preto bolo ťažké vypočítať ich vnútorné štruktúry, pretože stav vodíka pri vysokých tlakoch nebol dobre pochopený.
Saumon a Guillot obmedzili svoje počítačové modely údajmi z experimentov s deutériom, čím znížili predchádzajúce neistoty pre rovnicu stavu vodíka, ktorá je ústrednou zložkou potrebnou na vylepšenie modelov štruktúr planét a ich formovania.
"Snažili sme sa zahrnúť všetky možné variácie, ktoré by mohli byť povolené experimentálnymi údajmi o šokovej kompresii deutéria," vysvetlil Saumon.
Odhadom celkového množstva ťažkých prvkov a ich rozloženia vo vnútri Jupitera a Saturnu modely poskytujú lepší obraz o tom, ako sa planéty tvorili hromadením vodíka, hélia a pevných prvkov z hmloviny, ktorá krúžila okolo Slnka pred miliardami rokov. ,
"Panuje všeobecná zhoda v tom, že jadrá Saturn a Jupitera sú rôzne," povedal Saumon. „Novinkou je, ako vyčerpávajúce sú tieto modely. Mnohé neistoty sa nám podarilo odstrániť alebo vyčísliť, takže máme oveľa väčšiu dôveru v rozsah, v ktorom budú skutočné údaje klesať pre vodík, a teda aj pre žiaruvzdorné kovy a ďalšie prvky.
„Aj keď nemôžeme povedať, že naše modely sú presné, dobre vieme, aké nepresné sú,“ dodal.
Tieto výsledky z modelov pomôžu usmerniť merania, ktoré má vykonať Cassini, a budúce navrhované medziplanetárne vesmírne sondy pre Jupiter.
Národné laboratórium Los Alamos je prevádzkované Kalifornskou univerzitou pre Národnú správu jadrovej bezpečnosti (NNSA) amerického ministerstva energetiky a spolupracuje s národnými laboratóriami NNSA v Sandii a Lawrence Livermore na podpore NNSA v jej poslaní.
Los Alamos vyvíja a uplatňuje vedu a technológiu na zaistenie bezpečnosti a spoľahlivosti amerického jadrového odstrašujúceho prostriedku; znížiť hrozbu zbraní hromadného ničenia, šírenia a terorizmu; a riešiť národné problémy v oblasti obrany, energetiky, životného prostredia a infraštruktúry.
Pôvodný zdroj: Los Alamos News Release
