„Heliový déšť je skutečný!“ – Experimenty ověřily možnost heliového deště uvnitř Jupiteru a Saturnu

Mezinárodní výzkumný tým, včetně vědců z Lawrence Livermore National Laboratory, ověřoval předpovědi téměř 40 let a experimenty ukázaly, že uvnitř planet, jako je Jupiter a Saturn, se může vyskytovat heliový déšť (na obrázku).Zdroj obrázku: NASA / JPL / Space Science Institute

Před téměř 40 lety vědci nejprve předpovídali, že na planetě složené převážně z vodíku a helia bude déšť helia, například Jupiter s Saturn. Doposud však nebyly dosaženy experimentální podmínky nezbytné k ověření této hypotézy.

V článku publikovaném 26. května 2021 přírodníVědci odhalili experimentální důkazy, které podporují tuto dlouhodobou předpověď, což naznačuje, že za určitých tlakových a teplotních podmínek může nastat heliový déšť, který je podobný tomu, co se může stát uvnitř těchto planet.

Marius Millot, fyzik v Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), řekl: „Zjistili jsme, že heliový déšť je skutečný a může se vyskytovat jak u Jupiteru, tak u Saturnu.“ To je velmi důležité, abychom pomohli planetárním vědcům dešifrovat vznik a vývoj těchto planet. , což je nezbytné pro pochopení formování sluneční soustavy. “

„Jupiter je obzvláště zajímavý, protože se předpokládá, že pomáhá chránit vnitřní planetární oblasti tvořené Zemí,“ dodal Raymond Jeanloz, spoluautor a profesor vědy o Zemi a planetách a astronomii. University of California Berkeley. „Možná jsme tady kvůli Jupiteru.“

Saturnův graf

Mezinárodní výzkumný tým zahrnuje vědce z LLNL, francouzského výboru pro alternativní energii a atomovou energii, University of Rochester a University of California, Berkeley, kteří prováděli experimenty v laboratoři laserové energetiky (LLE) University of Rochester.

Milott řekl: „Statická komprese a laserově řízená nárazová vazba je klíčem k tomu, abychom mohli dosáhnout podmínek srovnatelných s podmínkami uvnitř Jupitera a Saturnu, ale je to velmi náročné,“ řekl Milott. „Opravdu musíme studovat technologii, abychom získali přesvědčivé důkazy. Trvalo to mnoho let a tým vytvořil hodně kreativity.“

Tým použil buňky diamantové kovadliny ke stlačení směsi vodíku a hélia na 4 gigapascaly (GPa; přibližně 40 000násobek atmosféry Země). Poté vědci použili 12 obřích paprsků LLE Omega Laser k vyzařování silných rázových vln k dalšímu stlačení vzorku na konečný tlak 60 – 180 GPa a zahřátí na několik tisíc stupňů. Podobná metoda je klíčem k objevení superionizovaného vodního ledu.

Tým použil řadu ultrarychlých diagnostických nástrojů k měření rychlosti nárazu, optické odrazivosti vzorku po stlačení nárazu a jeho tepelné emise a zjistil, že odrazivost vzorku se s nárůstem nárazového tlaku plynule nezvyšuje, stejně jako většina vzorků tímto způsobem. Výzkumníci provedli výzkum pomocí podobných metod měření. Místo toho našli diskontinuity ve sledovaném odrazivém signálu, což naznačuje, že se vodivost vzorku náhle mění, což je charakteristické pro separaci směsi helia a vodíku. Publikováno vědci LLNL Sebastienem Hamelem, Miguelem Moralesem a Ericem Schweiglerem v roce 2011 Jeden dokument navrhl použít změny světelné odrazivosti jako sondu pro proces míchání.

„Naše experimenty odhalily experimentální důkazy pro dlouhodobou předpověď: směs se stává nestabilní a mísí se pod určitým rozsahem tlaku a teploty,“ řekl Millot. „K této transformaci dochází za tlakových a teplotních podmínek, které jsou blízké tlakovým a teplotním podmínkám potřebným pro přeměnu vodíku na kovovou tekutinu. Intuitivní obrázek je takový, že metalizace vodíku spouští rozklad.“

Kvůli jemným kvantovým efektům je numerická simulace procesu míchání náročná. Tyto experimenty poskytují kritická měřítka pro teoretické a numerické simulace. Pokud jde o budoucnost, tým bude i nadále zdokonalovat metodu měření a rozšiřovat ji na další přísady v neustálé snaze zlepšit naše chápání materiálů v extrémních podmínkách.

Reference: S. Brygoo, P. Loubeyre, M. Millot, JR Rygg, PM Celliers, JH Eggert, R. Jeanloz a GW Collins, „Důkazy o nemísitelnosti vodíku a hélia ve vnitřních podmínkách Jupiteru“, 26. května 2021, přírodní.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03516-0

Tato práce byla financována z programu LLNL pro laboratorní výzkum a vývoj a z Office of Science of Energy. Mezi spolupracovníky jsou kromě Millota a Jeanloze také Stephanie Brygoo a Paul Loubeyre z CEA. Peter Celliers a Jon Eggert z LLNL; Ryan Rygg a Gilbert Collins z University of Rochester.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.