Эксперименты подтверждают возможность существования гелиевых дождей внутри Юпитера и Сатурна

27 / 5 / 2021 21:57
Эксперименты подтверждают возможность существования гелиевых дождей внутри Юпитера и Сатурна - фото
NASA/JPL/Space Science Institute

Международная исследовательская группа подтвердила предсказания почти 40-летней давности и экспериментально показала, что гелиевые дожди возможны внутри таких планет, как Юпитер и Сатурн.

Об этом рассказывают в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL), США.

Около 40 лет назад ученые впервые предсказали существование гелиевых дождей внутри планет, состоящих преимущественно из водорода и гелия, таких как Юпитер и Сатурн. Однако до сих пор невозможно было достичь экспериментальных условий, необходимых для подтверждения этой гипотезы.

В статье, опубликованной 26 мая в журнале Nature, ученые выкладывают экспериментальные данные в поддержку этого древнего предсказания, показывая, что гелиевые дожди возможны в диапазонах давлений и температур, отражающих те условия, которые ожидаются внутри этих планетах.

"Мы обнаружили, что гелиевый дождь является реальным и может происходить как на Юпитере, так и на Сатурне", - говорит Мариус Миллот, физик из LLNL и соавтор публикации. "Это важно для того, чтобы помочь ученым-планетологам расшифровать, как эти планеты формировались и эволюционировали, что имеет критическое значение для понимания того, как формировалась Солнечная система ".

"Юпитер особенно интересен тем, что, как считается, он помог защитить регион внутренних планет, где формировалась Земля", - добавил Реймонд Жанлоз, соавтор и профессор наук о Земле и планетах и профессор астрономии в Калифорнийском университете в Беркли. "Возможно, мы здесь благодаря Юпитеру".

Международная исследовательская группа, в состав которой вошли ученые из LLNL, Французской комиссии по вопросам альтернативных источников энергии и атомной энергии, Университета Рочестера и Калифорнийского университета в Беркли, проводила свои эксперименты в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Университета Рочестера.

"Сочетание статического сжатия и ударов, управляемых лазером, имеет ключевое значение для помощи достижения нами условий, сопоставимых с внутренней частью Юпитера и Сатурна, но это очень сложно", - сказал Миллот. "Нам действительно пришлось поработать над этой техникой, чтобы получить убедительные доказательства. На это ушло много лет и много творческого подхода со стороны команды".

Новости по подобной теме:

Команда использовала алмазные наковальни для сжатия смеси водорода и гелия до 4 гигапаскалей (ГПа; примерно в 40000 раз больше земной атмосферы). Затем ученые использовали 12 гигантских пучков омега-лазера LLE для запуска сильных ударных волн, чтобы дополнительно сжать образец до конечного давления 60-180 ГПа и нагреть его до нескольких тысяч градусов. Аналогичный подход стал ключом к открытию суперионичного водного льда.

С помощью ряда сверхбыстрых диагностических инструментов команда измерила скорость ударной волны, оптическую отражательную способность ударно-сжатого образца и его тепловое излучение, установив, что отражательная способность образца не росла плавно с увеличением ударного давления, как в большинстве образцов, исследованных с помощью подобных измерений. Вместо этого они обнаружили разрывы в наблюдаемом сигнале отражательной способности, которые указывают на то, что электропроводность образца резко меняется — признак разделения смеси гелия и водорода. В статье, опубликованной в 2011 году, ученые LLNL Себастьян Хамель, Мигель Моралес и Эрик Швеглер предложили использовать изменения оптической отражательной способности в качестве зонда для процесса демиксирования.

"Наши эксперименты показывают экспериментальные доказательства древнего предсказания. Существует целый диапазон давлений и температур, при которых эта смесь становится неустойчивой и демиксируется", - сказал Миллот. "Этот переход происходит с давлением и температурными условиями, близкими к тем, которые необходимы для превращения водорода в металлическую жидкость, и интуитивно понятно, что металлизация водорода инициирует демиксирование".

Численное моделирование этого процесса демиксирования является сложной задачей из-за изящных квантовых эффектов. Эти эксперименты является критически важным эталоном для теории и численных моделирований. В дальнейшем команда продолжит совершенствовать измерения и распространять его на другие композиции, стремясь усовершенствовать наше понимание материалов в экстремальных условиях.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.


Комментарии:

 

Последние новости:


все новости


 
ПОПУЛЯРНЫЕ НОВОСТИ:
Война в Украине. Ситуация на утро 24 сентября

07:20, 24 сентября 2022 г.
Война в Украине. Ситуация на утро 24 сентября
 
Война в Украине. Ситуация на утро 25 сентября

07:06, 25 сентября 2022 г.
Война в Украине. Ситуация на утро 25 сентября
 
Война в Украине: ситуация на утро 26 сентября

07:55, 26 сентября 2022 г.
Война в Украине: ситуация на утро 26 сентября
 
Война в Украине. Ситуация на утро 22 сентября

08:05, 22 сентября 2022 г.
Война в Украине. Ситуация на утро 22 сентября
 
Война в Украине. Ситуация на утро 23 сентября

07:18, 23 сентября 2022 г.
Война в Украине. Ситуация на утро 23 сентября
 
 
ПОХОЖИЕ НОВОСТИ:
Телескоп Уэбба показал удивительную детализацию Юпитера

21:41, 23 августа 2022 г.
Телескоп Уэбба показал удивительную детализацию Юпитера
 
Почему у Юпитера нет колец, как у Сатурна?

06:28, 22 июля 2022 г.
Почему у Юпитера нет колец, как у Сатурна?
 
На Юпитере зафиксирован самый высокоэнергетический свет из ког...

08:42, 11 февраля 2022 г.
На Юпитере зафиксирован самый высокоэнергетический свет из ког...
 
Высотные ветры Сатурна порождают необычайные авроры

05:03, 9 февраля 2022 г.
Высотные ветры Сатурна порождают необычайные авроры
 
Циклоны на Юпитере объясняет океаническая физика

20:39, 10 января 2022 г.
Циклоны на Юпитере объясняет океаническая физика
 
Цей сайт та сторонні віджети на ньому використовують COOKIE, що необхідно для повноцінної роботи сайту. “Куки” – це безпечна технологія збирання аналітичної інформації про відвідувачів. Їх можна відключити у налаштуваннях Вашого браузера. Погодитися на використання Cookie