Gandrīz pirms pieciem miljardiem gadu izveidojās milzu gāzveida planētas Jupiters un Saturns, acīmredzot radikāli atšķirīgos veidos.
Tā saka Kalifornijas Universitātes Los Alamos Nacionālās laboratorijas zinātnieks, kurš izveidoja izsmeļošus datoru modeļus, kuru pamatā bija eksperimenti, kuros ūdeņraža elementa spiedienam bija gandrīz tikpat liels spiediens kā spiedienam, kas atrodams divu planētu iekšpusē.
Sadarbībā ar franču kolēģi Didjē Saumonu no Los Alamos lietišķās fizikas nodaļas tika izveidoti modeļi, kas apstiprināja, ka smagie elementi ir koncentrēti Saturna masīvajā kodolā, kamēr šie paši elementi ir sajaukti visā Jupiterā, ar ļoti nelielu centrālo kodolu vai vispār tā nav. Pētījums, kas publicēts šīs nedēļas laikrakstā Astrophysical Journal, parādīja, ka tādi ugunsizturīgi elementi kā dzelzs, silīcijs, ogleklis, slāpeklis un skābeklis ir koncentrēti Saturna kodolā, bet ir izkliedēti Jupiterā, izraisot hipotēzi, ka tie veidojās dažādos procesos.
Saumons savāca datus no vairākiem neseniem šoka kompresijas eksperimentiem, kas parādīja, kā ūdeņradis uzvedas pie spiediena, kas miljons reižu pārsniedz atmosfēras spiedienu, tuvojoties tiem, kas atrodas gāzes milžos. Šie eksperimenti - pēdējo gadu laikā veikti ASV nacionālajās laboratorijās un Krievijā - pirmo reizi ļāva precīzi izmērīt vienkāršo šķidrumu, piemēram, ūdeņraža, stāvokļa vienādojumu augstspiediena un augsta blīvuma apstākļos. valstībā, kur notiek deitērija jonizācija, izotopu, kas izgatavots no ūdeņraža atoma ar papildu neitronu.
Saumons, sadarbojoties ar T. Džilotu no observatorijas de la Cote d’Azur, Francijā, izstrādāja apmēram 50 000 dažādu divu milzu gāzveida planētu iekšējo struktūru modeļus, kas ietvēra visas iespējamās variācijas, kuras ļāva veikt astrofizikāli novērojumi un laboratorijas eksperimenti.
"Daži dati no iepriekšējiem planētu zondes mums sniedza netiešu informāciju par to, kas notiek Saturna un Jupitera iekšienē, un tagad mēs ceram uzzināt vairāk no Cassini misijas, kas tikko ieradās Saturna orbītā," sacīja Saumons. "Mēs izvēlējāmies tikai tos datoru modeļus, kas ir piemēroti planētu novērojumiem."
Jupiters, Saturns un citas milzu planētas sastāv no gāzēm, līdzīgi kā saule: Tās ir aptuveni 70 procenti ūdeņraža pēc masas, pārējā daļā galvenokārt ir hēlijs un neliels daudzums smagāku elementu. Tāpēc viņu iekšējās struktūras bija grūti aprēķināt, jo ūdeņraža stāvokļa vienādojums pie augsta spiediena nebija labi saprotams.
Saumons un Džilots ierobežoja savus datoru modeļus ar deitērija eksperimentu datiem, tādējādi samazinot iepriekšējās neskaidrības attiecībā uz ūdeņraža stāvokļa vienādojumu, kas ir galvenā sastāvdaļa, kas nepieciešama, lai uzlabotu planētu struktūru modeļus un to veidošanos.
“Mēs centāmies iekļaut visas iespējamās variācijas, kuras varētu atļaut eksperimentālie dati par deitērija trieciena saspiešanu,” skaidroja Saumons.
Novērtējot kopējo smago elementu daudzumu un to sadalījumu Jupitera un Saturna iekšienē, modeļi sniedz labāku priekšstatu par to, kā planētas veidojās, izmantojot ūdeņraža, hēlija un cietos elementus no miglāja, kas pirms miljardiem gadu virpuļoja ap sauli .
"Pastāv vispārēja vienošanās, ka Saturna un Jupitera kodoli ir atšķirīgi," sacīja Saumons. “Jaunums šeit ir tas, cik izsmeļoši ir šie modeļi. Mums ir izdevies novērst vai kvantitatīvi noteikt daudzas nenoteiktības, tāpēc mums ir daudz lielāka pārliecība par diapazonu, kurā faktiskie dati kritīsies par ūdeņradi un tātad par ugunsizturīgiem metāliem un citiem elementiem.
"Lai gan mēs nevaram teikt, ka mūsu modeļi ir precīzi, mēs diezgan labi zinām, cik neprecīzi tie ir," viņš piebilda.
Šie modeļu rezultāti palīdzēs virzīt mērījumus Cassini un nākotnē ierosinātajiem starpplanētu kosmosa zondes uz Jupiteru.
Los Alamos Nacionālo laboratoriju Kalifornijas Universitāte pārvalda ASV Enerģētikas departamenta Nacionālajai kodoldrošības pārvaldei (NNSA), un tā darbojas sadarbībā ar NNSA Sandijas un Lawrence Livermore nacionālajām laboratorijām, lai atbalstītu NNSA tās misijā.
Los Alamos izstrādā un pielieto zinātni un tehnoloģijas, lai nodrošinātu ASV kodolierobežu preventīvu drošību un uzticamību; samazināt masu iznīcināšanas ieroču, izplatīšanas un terorisma draudus; un risināt nacionālās problēmas aizsardzības, enerģētikas, vides un infrastruktūras jomā.
Oriģinālais avots: Los Alamos ziņu izlaidums
