Hampir lima bilion tahun yang lalu, planet-planet gas gergasi Musytari dan Saturnus terbentuk, nampaknya dengan cara yang berbeza secara radikal.
Demikian kata seorang saintis di Laboratorium Nasional Los Alamos University of California yang mencipta model komputer yang lengkap berdasarkan eksperimen di mana unsur hidrogen terkejut dengan tekanan yang hampir sama dengan yang terdapat di dalam dua planet.
Bekerja dengan rakan sekerja Perancis, Didier Saumon dari Bahagian Fizik Gunaan Los Alamos mencipta model yang membuktikan bahawa unsur-unsur berat tertumpu pada inti besar Saturnus, sementara unsur-unsur yang sama dicampurkan di seluruh Musytari, dengan inti pusat sangat sedikit atau tidak sama sekali. Kajian yang diterbitkan dalam Jurnal Astrofisika minggu ini, menunjukkan bahawa unsur-unsur tahan api seperti besi, silikon, karbon, nitrogen dan oksigen tertumpu di teras Saturnus, tetapi tersebar di Musytari, menyebabkan hipotesis bahawa mereka terbentuk melalui proses yang berbeza.
Saumon mengumpulkan data dari beberapa eksperimen kompresi kejutan baru-baru ini yang telah menunjukkan bagaimana hidrogen berkelakuan pada tekanan sejuta kali lebih besar daripada tekanan atmosfera, mendekati yang ada di raksasa gas. Eksperimen ini - yang dilakukan sejak beberapa tahun kebelakangan ini di makmal kebangsaan AS dan di Rusia - untuk pertama kalinya membenarkan pengukuran yang tepat mengenai apa yang disebut persamaan keadaan cecair sederhana, seperti hidrogen, dalam tekanan tinggi dan kepadatan tinggi alam di mana pengionan berlaku untuk deuterium, isotop yang terbuat dari atom hidrogen dengan neutron tambahan.
Bekerja dengan T. Guillot dari Observatoire de la Cote d'Azur, Perancis, Saumon mengembangkan kira-kira 50,000 model struktur dalaman dua planet gas raksasa yang merangkumi setiap kemungkinan variasi yang dibenarkan oleh pemerhatian astrofizik dan eksperimen makmal.
"Beberapa data dari penyelidikan planet sebelumnya memberi kami maklumat tidak langsung tentang apa yang berlaku di dalam Saturnus dan Musytari, dan sekarang kami berharap dapat mempelajari lebih lanjut dari misi Cassini yang baru tiba di orbit Saturnus," kata Saumon. "Kami memilih hanya model komputer yang sesuai dengan pengamatan planet."
Musytari, Saturnus dan planet gergasi lain terdiri daripada gas, seperti matahari: Mereka adalah sekitar 70 peratus hidrogen secara jisim, dengan selebihnya kebanyakannya helium dan sejumlah kecil unsur yang lebih berat. Oleh itu, struktur dalamannya sukar dikira kerana persamaan keadaan hidrogen pada tekanan tinggi tidak difahami dengan baik.
Saumon dan Guillot mengekang model komputer mereka dengan data dari eksperimen deuterium, sehingga mengurangkan ketidakpastian sebelumnya untuk persamaan keadaan hidrogen, yang merupakan bahan utama yang diperlukan untuk memperbaiki model struktur planet dan bagaimana mereka terbentuk.
"Kami cuba memasukkan setiap kemungkinan variasi yang mungkin diizinkan oleh data eksperimen mengenai kompresi kejutan deuterium," jelas Saumon.
Dengan menganggarkan jumlah unsur berat dan penyebarannya di dalam Musytari dan Saturnus, model-model tersebut memberikan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana planet-planet terbentuk melalui pertambahan unsur hidrogen, helium dan pepejal dari nebula yang berputar mengelilingi matahari berbilion tahun yang lalu .
"Ada kesepakatan umum bahawa inti Saturnus dan Musytari berbeza," kata Saumon. "Yang baru di sini adalah betapa lengkapnya model ini. Kami berjaya menghapuskan atau mengukur banyak ketidakpastian, jadi kami mempunyai keyakinan yang lebih baik dalam julat di mana data sebenar akan jatuh untuk hidrogen, dan oleh itu untuk logam tahan api dan elemen lain.
"Walaupun kami tidak dapat mengatakan model kami tepat, kami tahu betul bagaimana tidak tepatnya," tambahnya.
Hasil dari model-model ini akan membantu memandu pengukuran yang akan dilakukan oleh Cassini dan masa depan ruang penyelidikan antara planet yang dicadangkan kepada Musytari.
Makmal Nasional Los Alamos dikendalikan oleh University of California untuk Pentadbiran Keselamatan Nuklear Nasional (NNSA) Jabatan Tenaga A.S. dan bekerjasama dengan makmal nasional NNSA Sandia dan Lawrence Livermore untuk menyokong NNSA dalam misinya.
Los Alamos mengembangkan dan menggunakan sains dan teknologi untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan pencegah nuklear A.S.; mengurangkan ancaman senjata pemusnah besar-besaran, penyebaran dan keganasan; dan menyelesaikan masalah nasional dalam bidang pertahanan, tenaga, persekitaran dan infrastruktur.
Sumber Asal: Siaran Berita Los Alamos
