Унутрашњост два плинска великана, Јупитера и Сатурна, прилично је екстремна места. Обично када мислимо на течни метал, ми мислимо на течну живу на собној температури (или на поновно састављање течног метала Т-1000 који је у филму играо Роберт Патрицк Терминатор 2), ретко ми сматрамо да су два најобилнија елемента у Универзуму течни метал у одређеним условима. А ипак, то тврди тим физичара из УЦ Берклеи; хелијум и водоник могу да се помешају, приморани силним притисцима у близини језгара Јупитера и Сатурна, формирајући легура течног метала, што ће можда променити нашу перцепцију шта се крије испод тих Јовија олуја ...
Обично планетарни физичари и хемичари највише пажње усмеравају на карактеристике најобилнијег елемента у Универзуму: водоника. Заправо, преко 90% Јупитера и Сатурна је такође водоник. Али у атмосфери ових гасних гиганта није једноставан атом водоника, то је изненађујуће сложен дијатомејски водоник (тј. Молекулски водоник, Х2). Дакле, да би разумели динамику и природу унутрашњости најмасивнијих планета у нашем Сунчевом систему, истраживачи из УЦ Берклеи и Лондона истражују далеко једноставнији елемент; други најзаступљенији гас у Универзуму: хелијум.
Раимонд Јеанлоз, професор са УЦ Беркелеи, и његов тим открили су занимљиву карактеристику хелија при екстремним притисцима који се могу извршити у близини језгара Јупитера и Сатурна. Хелијум ће формирати металну течну легуру када се помеша са водоником. Сматрало се да је овакво стање ретко, али ова нова открића указују на то да су легуре хелијума течних метала можда чешће него што смо раније мислили.
“Ово је пробој у смислу нашег разумевања материјала, и то је важно јер да бисмо разумели дугорочну еволуцију планета, морамо знати више о њиховим својствима дубоко у дубини. Налаз је такође интересантан са становишта разумевања зашто су материјали такви какви јесу и шта одређује њихову стабилност и њихова физичка и хемијска својства. " - Раимонд Јеанлоз.
Јупитер, на пример, врши огроман притисак на гасове у својој атмосфери. Због велике масе, може се очекивати притисак до 70 милиона атмосфере Земље (не, то није довољно за покретање фузије ...), стварајући језгрену температуру између 10 000 и 20 000 К (што је 2-4 пута топлије од температуре Сунчева фотосфера!). Дакле, хелијум је изабран као елемент за проучавање у овим екстремним условима, гас који чини 5-10% опажајне материје Универзума.
Користећи квантну механику за израчунавање понашања хелијума под различитим екстремним притисцима и температурама, истраживачи су открили да ће се хелијум претворити у течни метал под веома високим притиском. Обично се хелијум сматра безбојним и прозирним гасом. У условима Земље и атмосфере то је тачно. Међутим, претвара се у потпуно другачије створење на 70 милиона земаљских атмосфера. Уместо да представља изолациони гас, претвара се у течну металну супстанцу, више попут живе, "само мање рефлектирајуће", Додао је Јеанлоз.
Овај резултат долази као изненађење, јер се одувек мислило да масивни притисци отежавају елементе попут водоника и хелијума да постану слични металима. То је због тога што високе температуре на локацијама као што је Јупитерово језгро изазивају повећане вибрације у атомима, одвлачећи тако стазе електрона који покушавају да теку у материјалу. Ако нема протока електрона, материјал постаје изолатор и не може га се назвати „металом“.
Међутим, ова нова открића сугеришу да атомске вибрације под оваквим притисцима заправо имају контраинтуитивни ефекат стварања нових путева за проток електрона. Изненада течни хелијум постаје проводљив, што значи да је метал.
У другом завоју, мисли се да би се хелијум течни метал могао лако помешати са водоником. Планетарна физика нам говори да то није могуће, водоник и хелијум се раздвајају попут нафте и воде унутар тела гигантског тела. Али Јеанлозов тим открио је да се та два елемента заправо могу мешати, стварајући течну металну легуру. Ако је то случај, треба озбиљно преиспитати планетарну еволуцију.
И Јупитер и Сатурн ослобађају више енергије него што Сунце пружа, што значи да обе планете производе сопствену енергију. Прихваћени механизам за то су кондензовати капљице хелија које падају из горње атмосфере планете и до језгра, ослобађајући гравитациони потенцијал док хелијум пада као "киша". Међутим, ако се докаже да је ово истраживање случај, унутрашњост гасног гиганта вероватно ће бити много хомогенија него што се раније мислило, што значи да не може бити капљица хелија.
Дакле, следећи задатак за Јеанлоз и његов тим је пронаћи алтернативни извор енергије који ствара топлоту у језграма Јупитера и Сатурна (па немојте још увек сасвим писати уџбенике ...)
Извор: УЦ Беркелеи
