Interiéry dvoch plynových gigantov, Jupitera a Saturna, sú dosť extrémne miesta. Zvyčajne, keď myslíme na tekutý kov, máme myšlienky na tekutú ortuť pri izbovej teplote (alebo na znovu zostavujúci tekutý kov T-1000, ktorý vo filme hrá Robert Patrick). Terminátor 2), zriedka považujeme dva z najhojnejších prvkov vo vesmíre za určitých podmienok za tekutý kov. A napriek tomu tvrdí tím fyzikov z UC Berkley; hélium a vodík sa môžu navzájom miešať, nútené obrovskými tlakmi v blízkosti jadier Jupitera a Saturn, ktoré vytvárajú tekutú kovovú zliatinu a možno menia naše vnímanie toho, čo leží pod týmito jovskými búrkami…
Planetárni fyzici a chemici sa väčšinou zameriavajú na charakteristiky najhojnejších prvkov vo vesmíre: vodík. Naozaj, viac ako 90% Jupitera aj Saturnu je tiež vodík. Ale v atmosférach týchto plynových gigantov nie je jednoduchý atóm vodíka, je to prekvapivo komplexný diatomický plynný vodík (t.j. molekulárny vodík, H2). Aby sme pochopili dynamiku a povahu vnútorností najmasívnejších planét našej slnečnej sústavy, vedci z UC Berkley a Londýna hľadajú oveľa jednoduchší prvok; druhý najhojnejší plyn vo vesmíre: hélium.
Raymond Jeanloz, profesor na UC Berkeley, a jeho tím odhalili zaujímavú charakteristiku hélia pri extrémnych tlakoch, ktoré môžu vyvíjať v blízkosti jadier Jupitera a Saturna. Hélium bude tvoriť kovovú tekutú zliatinu po zmiešaní s vodíkom. Tento stav hmoty sa považoval za zriedkavý, ale tieto nové objavy naznačujú, že tekuté zliatiny hélia kovov môžu byť častejšie, ako sme si doteraz mysleli.
“Toto je prielom, pokiaľ ide o naše porozumenie materiálom, a to je dôležité, pretože aby sme pochopili dlhodobý vývoj planét, musíme sa hlbšie poznať o ich vlastnostiach. Nález je tiež zaujímavý z hľadiska pochopenia, prečo materiály sú také, aké sú, a čo určuje ich stabilitu a ich fyzikálne a chemické vlastnosti.. " - Raymond Jeanloz.
Napríklad Jupiter vyvíja enormný tlak na plyny v atmosfére. Kvôli svojej veľkej hmotnosti je možné očakávať tlaky až do 70 miliónov zemských atmosfér (nie, to nestačí na spustenie fúzie naštartovať ...), čím sa vytvorí teplota jadra medzi 10 000 až 20 000 K (čo je 2-4 krát teplejšie ako Fotosféra Sun!). Takže hélium bolo vybrané ako prvok na štúdium v týchto extrémnych podmienkach, plyn, ktorý tvorí 5-10% pozorovateľnej hmoty vesmíru.
Vedci pomocou kvantovej mechaniky vypočítali správanie hélia pri rôznych extrémnych tlakoch a teplotách a zistili, že hélium sa pri veľmi vysokom tlaku zmení na tekutý kov. Hélium sa zvyčajne považuje za bezfarebný a priehľadný plyn. V podmienkach zemskej atmosféry je to pravda. Na 70 miliónov zemských atmosfér sa však zmení na úplne iné stvorenie. Namiesto toho, aby sa stal izolačným plynom, premieňa sa na vodivú tekutú kovovú látku, skôr ako ortuť, “iba menej reflexné“Dodal Jeanloz.
Tento výsledok je prekvapením, pretože sa vždy myslelo, že masívne tlaky spôsobujú, že sa prvky ako vodík a hélium stávajú kovovými. Je to tak preto, že vysoké teploty v miestach, ako je Jupiterovo jadro, spôsobujú zvýšené vibrácie v atómoch, a tak odchyľujú dráhy elektrónov, ktoré sa snažia prúdiť do materiálu. Ak nedochádza k toku elektrónov, materiál sa stáva izolátorom a nedá sa nazývať „kov“.
Tieto nové zistenia však naznačujú, že atómové vibrácie pri týchto druhoch tlakov majú v skutočnosti kontraintuitívny účinok vytvárania nových ciest pre tok elektrónov. Zrazu sa tekuté hélium stane vodivým, čo znamená, že je to kov.
V ďalšom zákrute sa predpokladá, že tekutý kov hélia by sa mohol ľahko miešať s vodíkom. Planetárna fyzika nám hovorí, že to nie je možné, vodík a hélium sa oddeľujú od ropy a vody vo vnútri telies plynových obrí. Tím Jeanloza však zistil, že tieto dva prvky sa skutočne môžu zmiešať a vytvoriť tekutú kovovú zliatinu. Ak sa tak má stať, je potrebné urobiť nejaké vážne prehodnotenie planetárneho vývoja.
Jupiter aj Saturn uvoľňujú viac energie ako Slnko, čo znamená, že obe planéty generujú svoju vlastnú energiu. Akceptovaným mechanizmom je kondenzácia kvapiek hélia, ktoré padajú z horných vrstiev planéty a do jadra a uvoľňujú gravitačný potenciál, keď hélium padá ako „dážď“. Ak sa však tento výskum preukáže, interiér plynového obra bude pravdepodobne oveľa homogénnejší, ako sa pôvodne myslelo, čo znamená, že tu nie sú žiadne kvapky hélia.
Ďalšou úlohou Jeanloza a jeho tímu je nájsť alternatívny zdroj energie, ktorý bude vyrábať teplo v jadrách Jupitera a Saturn (takže zatiaľ neprepisujte učebnice ...)
Zdroj: UC Berkeley
