Interiéry dvou plynových obrů, Jupitera a Saturn, jsou docela extrémní místa. Obvykle, když přemýšlíme o tekutém kovu, máme myšlenky na tekutou rtuť při pokojové teplotě (nebo opětovném sestavení tekutého kovu T-1000, který ve filmu hraje Robert Patrick) Terminátor 2), zřídka považujeme dva z nejhojnějších prvků ve vesmíru za tekutých kovů za určitých podmínek. A přesto to tvrdí tým fyziků z UC Berkley; Hélium a vodík se mohou smíchat, vynucené masivními tlaky v blízkosti jader Jupiteru a Saturn, vytvářející slitinu tekutého kovu, možná mění naše vnímání toho, co leží pod těmito jovskými bouřemi…
Planetární fyzici a chemici obvykle zaměřují většinu své pozornosti na vlastnosti nejhojnějšího prvku ve vesmíru: vodík. Ve skutečnosti více než 90% Jupiteru i Saturnu je také vodík. Ale v atmosféře těchto plynných obrů není jednoduchý atom vodíku, je to překvapivě komplexní diatomický vodík (tj. Molekulární vodík, H2). Abychom porozuměli dynamice a povaze vnitřků nejmasivnějších planet naší sluneční soustavy, vědci z UC Berkley a Londýna hledají mnohem jednodušší prvek; druhý nejhojnější plyn ve vesmíru: helium.
Raymond Jeanloz, profesor na UC Berkeley, a jeho tým odhalili zajímavou charakteristiku helia při extrémních tlacích, které lze vyvinout v blízkosti jader Jupitera a Saturn. Hélium vytvoří kovovou tekutou slitinu, když se smíchá s vodíkem. Tento stav hmoty byl považován za vzácný, ale tato nová zjištění naznačují, že slitiny tekutého kovu s héliem mohou být běžnější, než jsme si dříve mysleli.
“Jedná se o průlom, pokud jde o naše porozumění materiálům, a to je důležité, protože abychom pochopili dlouhodobý vývoj planet, musíme vědět více o jejich vlastnostech hluboko. Zjištění je také zajímavé z hlediska pochopení, proč materiály jsou takové, jaké jsou, a co určuje jejich stabilitu a jejich fyzikální a chemické vlastnosti.. “ - Raymond Jeanloz.
Například Jupiter vyvíjí v atmosféře obrovský tlak na plyny. Vzhledem k jeho velké hmotnosti lze očekávat tlaky až do 70 milionů zemských atmosfér (ne, to nestačí k fúzi s rozběhovým startem ...), čímž se vytvoří teploty jádra mezi 10 000 až 20 000 K (což je 2-4krát teplejší než Sluneční fotosféra!). Takže hélium bylo vybráno jako prvek ke studiu za těchto extrémních podmínek, plyn, který tvoří 5-10% pozorovatelné hmoty vesmíru.
Vědci zjistili, že pomocí kvantové mechaniky se vypočítá chování helia při různých extrémních tlacích a teplotách, že se helium změní na tekutý kov při velmi vysokém tlaku. Hélium se obvykle považuje za bezbarvý a průhledný plyn. V podmínkách atmosféry Země je to pravda. U 70 miliónů pozemských atmosfér se však promění v úplně jiné stvoření. Spíše než izolační plyn se z něj stává vodivá kapalná kovová látka, spíše jako rtuť, “pouze méně reflexní, “Dodal Jeanloz.
Tento výsledek je překvapením, protože se vždy myslelo, že masivní tlaky znesnadňují kovům podobné prvky jako vodík a helium. Je to proto, že vysoké teploty v místech, jako je Jupiterovo jádro, způsobují zvýšené vibrace v atomech, a tak odvádějí dráhy elektronů, které se snaží v materiálu proudit. Pokud nedochází k toku elektronů, stává se materiál izolátorem a nelze jej nazvat „kovem“.
Tato nová zjištění však naznačují, že atomové vibrace při těchto druzích tlaků mají ve skutečnosti kontraintuitivní účinek vytváření nových cest pro tok elektronů. Náhle se tekuté helium stane vodivým, což znamená, že je to kov.
V dalším zvratu se předpokládá, že tekutý kov helia by se mohl snadno smíchat s vodíkem. Planetární fyzika nám říká, že to není možné, vodík a hélium se oddělují od oleje a vody uvnitř těl plynových obrů. Tým Jeanloze však zjistil, že tyto dva prvky se ve skutečnosti mohou smísit a vytvořit tekutou kovovou slitinu. Má-li tomu tak být, je třeba provést nějaké seriózní přehodnocení planetárního vývoje.
Jak Jupiter, tak Saturn uvolňují více energie, než Slunce poskytuje, což znamená, že obě planety generují svou vlastní energii. Přijatelným mechanismem je kondenzace kapek helia, které padají z horní atmosféry planety a do jádra a uvolňují gravitační potenciál, když helium padá jako „déšť“. Pokud se však tento výzkum prokáže, je pravděpodobné, že interiér plynového obra bude mnohem homogennější, než se dříve myslelo, takže zde nemohou být kapky helia.
Dalším úkolem Jeanloze a jeho týmu je tedy najít alternativní zdroj energie, který by generoval teplo v jádrech Jupiteru a Saturn (takže do učebnic ještě nepíšete ...)
Zdroj: UC Berkeley
