Interioarele celor doi giganti ai gazelor, Jupiter și Saturn, sunt locuri destul de extreme. De obicei, când ne gândim la un metal lichid, avem gânduri despre mercurul lichid la temperatura camerei (sau despre reasamblarea metalului lichid T-1000 jucat de Robert Patrick în film Terminator 2), rareori considerăm că două dintre cele mai abundente elemente din Univers sunt un metal lichid în anumite condiții. Și totuși, acest lucru este ceea ce susțin o echipă de fizicieni de la UC Berkley; heliul și hidrogenul se pot amesteca împreună, forțate de presiunile masive din apropierea miezurilor de Jupiter și Saturn, formând un aliaj metalic lichid, schimbând posibil percepția noastră despre ceea ce se află sub acele furtuni joviene ...
De obicei, fizicienii și chimiștii planetari își concentrează cea mai mare atenție asupra caracteristicilor celui mai abundent element din Univers: hidrogenul. Într-adevăr, peste 90% din Jupiter și Saturn sunt și hidrogen. Dar în atmosfera acestui gigant de gaz nu se află atomul de hidrogen simplu, ci este gazul de hidrogen diatomic surprinzător de complex (adică hidrogen molecular, H2). Deci, pentru a înțelege dinamica și natura elementelor interioare ale celor mai masive planete din Sistemul nostru Solar, cercetătorii de la UC Berkley și Londra privesc un element mult mai simplu; al doilea cel mai abundent gaz din Univers: heliu.
Raymond Jeanloz, profesor la UC Berkeley și echipa sa au descoperit o caracteristică interesantă a heliului la presiunile extreme care pot fi exercitate în apropierea miezurilor din Jupiter și Saturn. Heliul va forma un aliaj lichid metalic atunci când este amestecat cu hidrogen. S-a crezut că această stare a materiei este rară, dar aceste noi descoperiri sugerează că aliajele de heliu din metal lichid pot fi mai frecvente decât am crezut anterior.
“Aceasta este o descoperire în ceea ce privește înțelegerea materialelor noastre și este important pentru că pentru a înțelege evoluția pe termen lung a planetelor, trebuie să aflăm mai multe despre proprietățile lor în profunzime. Constatarea este interesantă și din punctul de vedere al înțelegerii de ce materialele sunt așa cum sunt și ce determină stabilitatea și proprietățile lor fizice și chimice.“ - Raymond Jeanloz.
Jupiter, de exemplu, exercită o presiune enormă asupra gazelor din atmosfera sa. Datorită masei mari, ne putem aștepta la presiuni de până la 70 de milioane de atmosfere terestre (nu, nu este suficient pentru a începe fuziunea ...), creând temperaturi de bază cuprinse între 10.000 și 20.000 K (adică de 2-4 ori mai cald decât Fotosfera Soarelui!). Deci, heliul a fost ales ca element de studiat în aceste condiții extreme, un gaz care constituie 5-10% din materia observabilă a Universului.
Folosind mecanica cuantică pentru a calcula comportamentul heliului sub diferite presiuni și temperaturi extreme, cercetătorii au descoperit că heliul se va transforma într-un metal lichid la presiune foarte mare. De obicei, heliul este gândit ca un gaz incolor și transparent. În condițiile din atmosfera Pământului acest lucru este adevărat. Cu toate acestea, se transformă într-o creatură cu totul diferită la 70 de milioane de atmosfere Pământene. Decât să fie un gaz izolant, se transformă într-o substanță metalică lichidă conducătoare, mai mult ca mercurul, „doar mai puțin reflectorizant”, A adăugat Jeanloz.
Acest rezultat vine ca o surpriză, întrucât s-a crezut întotdeauna că presiunile masive îngreunează ca elementele precum hidrogenul și heliul să devină asemănătoare metalelor. Acest lucru se datorează faptului că temperaturile ridicate în locații precum nucleul lui Jupiter provoacă vibrații crescute în atomi, astfel deviază căile electronilor care încearcă să curgă în material. Dacă nu există un flux de electroni, materialul devine izolator și nu poate fi numit „metal”.
Cu toate acestea, aceste noi descoperiri sugerează că vibrațiile atomice sub aceste tipuri de presiuni au efectul contra-intuitiv de a crea noi căi pentru ca electronii să curgă. Deodată, heliul lichid devine conductor, adică este un metal.
Într-o altă răsucire, se crede că metalul lichid cu heliu se poate amesteca ușor cu hidrogenul. Fizica planetară ne spune că acest lucru nu este posibil, hidrogenul și heliul se separă precum uleiul și apa din corpurile gigantului de gaz. Dar echipa lui Jeanloz a descoperit că cele două elemente s-ar putea amesteca de fapt, creând un aliaj de metal lichid. Dacă se va întâmpla acest lucru, trebuie făcută o reconsiderare serioasă a evoluției planetare.
Atât Jupiter, cât și Saturn eliberează mai multă energie decât Soarele oferă în sensul că ambele planete își generează propria energie. Mecanismul acceptat pentru acest lucru este condensarea picăturilor de heliu care cad din atmosferele superioare ale planetelor și către miez, eliberând potențial gravitațional pe măsură ce heliul cade ca „ploaie”. Cu toate acestea, dacă această cercetare se dovedește a fi cazul, interiorul gigantului cu gaz este probabil să fie mult mai omogen decât se credea anterior, ceea ce înseamnă că nu pot exista picături de heliu.
Așadar, următoarea sarcină pentru Jeanloz și echipa sa este de a găsi o sursă alternativă de energie care să genereze căldură în miezurile lui Jupiter și Saturn (deci nu reîncărcați manualele încă ...)
Sursa: UC Berkeley
