Metaliczny hel w sercu gazowych gigantów

Jowisz i Saturn wypełnione są płynnym stopem metalicznego helu i wodoru.

Gazowe giganty – planety takie jak Jowisz i Saturn, wypełnione są płynnym stopem metalicznego helu i wodoru. Tak nietypowe stany skupienia pierwiastków powstać mogą w ekstremalnych warunkach, wewnątrz planet. Badania przeprowadzili naukowcy z University of California w Berkeley.

- To przełomowe odkrycie pomoże nam lepiej zrozumieć istotę wielu substancji. Jest tym ważniejsze, bo dzięki niemu możliwe będzie także poznanie ewolucji planet – mówi prof. Raymond Jeanloz, astronom, szef grupy naukowców, która przeprowadziła badania.

Nietypowe stany skupienia helu i wodoru wynikają z olbrzymich sił, które działają we wnętrzach gazowych gigantów – planet, które nie posiadają stałej skorupy. Ciśnienie jakie tam panuje jest blisko 70 milionów razy większe od ciśnienia atmosferycznego na Ziemi. Decydująca jest też grawitacja – gdyby nie ona, gruba warstwa atmosfery gazowych planet rozeszłaby się w kosmicznej próżni. Ostatnim z czynników są temperatury – te sięgając 20000 stopni Celsjusza, są czterokrotnie wyższe od temperatury na powierzchni Słońca.

Większość badań nad materiałem wypełniającym gazowe giganty skoncentrowała się na wodorze – pierwiastku najpowszechniejszym we Wszechświecie. Pomimo, że wodór jest najprostszym pierwiastkiem, jego zachowanie jest bardzo skomplikowane. Tym razem naukowcy postanowili więc zbadać hel – składnik łatwiejszy w analizie, drugi co do powszechności pierwiastek. Obserwowano, co dzieje się z nim w warunkach, jakie panują w Jowiszu i Saturnie.
W warunkach ziemskich hel jest bezbarwnym, przeźroczystym gazem nieprzewodzącym elektryczności. Jego właściwości całkowicie zmieniają się jednak w temperaturach i ciśnieniu wnętrza gazowych planet. Wtedy hel przekształca się w płynny metal, podobny do rtęci – jedynie w mniejszym stopniu odbija światło.

Odkrycie jest tym bardziej zaskakujące, ponieważ wcześniej uczeni przypuszczali, że wysokie ciśnienie i wysokie temperatury utrudniają metalizację pierwiastków takich jak hel.
Innym przypuszczeniem, które również okazało się błędne jest to, że hel i wodór są na tyle różne, że nie mogą mieszać się i łączyć we wnętrzu gazowych gigantów.  Odkryto, że łączą się dając najprawdopodobniej stop metali podobny do mosiądzu, w stanie ciekłym.

Nie są to jedyne zagadki gazowych olbrzymów. Naukowcy ciągle zastanawiają się co sprawia, że Jowisz i Saturn emitują więcej energii niż pobierają ze Słońca. Teraz jednak zagadka ta pozostaje bez odpowiedzi…

 

Przemysław Goławski