İki gaz devinin, Jüpiter ve Satürn'ün iç mekanları oldukça uç yerlerdir. Genellikle bir sıvı metal düşündüğümüzde, oda sıcaklığında sıvı cıva hakkında (veya filmde Robert Patrick tarafından oynanan sıvı metal T-1000'in yeniden birleştirilmesi) düşüncelerimiz vardır. Terminatör 2), nadiren Evren'deki en bol elementlerden ikisinin belirli koşullarda sıvı bir metal olduğunu düşünüyoruz. Yine de, UC Berkley'den bir fizikçi ekibi bunu iddia ediyor; helyum ve hidrojen, Jüpiter ve Satürn'ün çekirdeklerinin yakınındaki büyük baskılarla zorlanarak karışabilir, sıvı bir metal alaşımı oluşturabilir, muhtemelen bu Jovian fırtınalarının altında yatan şey hakkındaki algımızı değiştirebilir…
Genellikle gezegensel fizikçiler ve kimyagerler dikkatlerinin çoğunu Evrendeki en bol elementin özelliklerine odaklarlar: hidrojen. Gerçekten, hem Jüpiter hem de Satürn'ün% 90'ından fazlası hidrojendir. Ancak bu gaz devinin atmosferleri içinde basit hidrojen atomu değil, şaşırtıcı derecede karmaşık diyatomik hidrojen gazı (yani moleküler hidrojen, H2). Bu nedenle, Güneş Sistemimizdeki en büyük gezegenlerin içlerinin dinamiklerini ve doğasını anlamak için UC Berkley ve Londra'dan araştırmacılar çok daha basit bir unsur arıyorlar; Evrendeki en bol ikinci gaz: helyum.
Raymond Jeanloz, UC Berkeley'de bir profesör ve ekibi, Jüpiter ve Satürn'ün çekirdeklerinin yakınında uygulanabilecek aşırı baskılarda helyumun ilginç bir özelliğini ortaya çıkardı. Helyum, hidrojen ile karıştırıldığında metalik bir sıvı alaşım oluşturacaktır. Bu durumun nadir olduğu düşünülüyordu, ancak bu yeni bulgular sıvı metal helyum alaşımlarının daha önce düşündüğümüzden daha yaygın olabileceğini düşündürüyor.
“Bu, malzeme anlayışımız açısından bir atılımdır ve bu önemlidir çünkü gezegenlerin uzun vadeli evrimini anlamak için özellikleri hakkında daha fazla bilgi sahibi olmalıyız. Bulgu ayrıca malzemelerin neden oldukları gibi, stabilitelerini ve fiziksel ve kimyasal özelliklerini neyin belirlediğini anlama açısından da ilginçtir..” - Raymond Jeanloz.
Örneğin Jüpiter, atmosferindeki gazlar üzerinde muazzam bir baskı uygular. Büyük kütlesi nedeniyle, 70 milyon Dünya atmosferine kadar basınç beklenebilir (hayır, füzyonu başlatmak için yeterli değildir…), 10.000 ila 20.000 K arasında çekirdek sıcaklıkları yaratır (bu, Sun'ın fotosferi!). Bu nedenle helyum, Evrenin gözlenebilir maddesinin% 5-10'unu oluşturan bir gaz olan bu aşırı koşullar altında çalışacak unsur olarak seçildi.
Araştırmacılar, farklı aşırı basınç ve sıcaklıklarda helyum davranışını hesaplamak için kuantum mekaniğini kullanarak, helyumun çok yüksek basınçta sıvı bir metale dönüşeceğini buldu. Genellikle helyum renksiz ve şeffaf bir gaz olarak düşünülür. Dünya atmosferi koşullarında bu doğrudur. Ancak, 70 milyon Dünya atmosferinde tamamen farklı bir yaratığa dönüşüyor. İzolasyon gazı olmaktan ziyade, civa gibi iletken bir sıvı metal maddeye dönüşür. ”sadece daha az yansıtıcı, ”Diye ekledi Jeanloz.
Bu sonuç, büyük basınçların hidrojen ve helyum gibi elementlerin metal benzeri hale gelmesini zorlaştırdığı her zaman düşünüldüğü için bir sürpriz olarak geliyor. Bunun nedeni, Jüpiter'in çekirdeği gibi yerlerdeki yüksek sıcaklıkların atomlarda artan titreşimlere neden olması, böylece malzemede akmaya çalışan elektronların yollarını saptırmasıdır. Elektron akışı yoksa, malzeme yalıtkan hale gelir ve “metal” olarak adlandırılamaz.
Bununla birlikte, bu yeni bulgular, bu tür basınçlar altındaki atomik titreşimlerin, elektronların akması için yeni yollar yaratmanın tersine sezgisel bir etkiye sahip olduğunu düşündürmektedir. Aniden sıvı helyum iletken hale gelir, yani bir metaldir.
Başka bir bükülmede, helyum sıvı metalinin hidrojen ile kolayca karışabileceği düşünülmektedir. Gezegensel fizik bunun mümkün olmadığını, gaz ve dev gazların içindeki hidrojen ve helyumun yağ ve su gibi ayrıldığını söylüyor. Ancak Jeanloz’un ekibi, iki elementin gerçekten karışabileceğini ve sıvı bir metal alaşımı oluşturabildiğini buldu. Eğer durum böyle ise, gezegensel evrimin ciddi bir şekilde yeniden düşünülmesi gerekir.
Hem Jüpiter hem de Satürn, Güneş'in sağladığından daha fazla enerji salar, yani her iki gezegen de kendi enerjisini üretmektedir. Bunun için kabul edilen mekanizma, gezegenlerin üst atmosferinden ve çekirdeğe düşen helyum damlacıklarını yoğunlaştırmak ve helyum “yağmur” olarak düştüğünde yerçekimi potansiyelini serbest bırakmaktır. Bununla birlikte, bu araştırmanın olduğu kanıtlanırsa, gaz devi iç mekanın daha önce düşünülenden çok daha homojen olması muhtemeldir, yani helyum damlacıkları olamaz.
Dolayısıyla Jeanloz ve ekibi için bir sonraki görev, Jüpiter ve Satürn çekirdeklerinde ısı üreten alternatif bir güç kaynağı bulmaktır (o yüzden henüz ders kitaplarını tekrar yazmayın ...)
Kaynak: UC Berkeley
