Bahagian dalam dua gergasi gas, Musytari dan Saturnus, adalah tempat yang cukup melampau. Biasanya ketika kita memikirkan logam cair, kita mempunyai pemikiran tentang merkuri cair pada suhu bilik (atau logam cair pemasangan semula T-1000 yang dimainkan oleh Robert Patrick dalam filem Terminator 2, jarang kita menganggap dua unsur paling banyak di Alam Semesta adalah logam cair dalam keadaan tertentu. Namun, inilah yang dituntut oleh pasukan fizik dari UC Berkley; helium dan hidrogen boleh bercampur, dipaksa oleh tekanan besar di dekat teras Musytari dan Zuhal, membentuk aloi logam cair, mungkin mengubah persepsi kita tentang apa yang ada di bawah ribut Jovian itu ...
Biasanya ahli fizik planet dan ahli kimia menumpukan perhatian mereka pada ciri-ciri unsur paling banyak di Alam Semesta: hidrogen. Memang, lebih dari 90% kedua-dua Musytari dan Saturnus juga hidrogen. Tetapi dalam atmosfera gergasi gas ini bukan atom hidrogen sederhana, ia adalah gas hidrogen diatomik yang sangat kompleks (iaitu hidrogen molekul, H2). Oleh itu, untuk memahami dinamika dan sifat bahagian dalam planet paling besar di Sistem Suria kita, penyelidik dari UC Berkley dan London melihat elemen yang jauh lebih sederhana; gas kedua paling banyak di Alam Semesta: helium.
Raymond Jeanloz, seorang profesor di UC Berkeley, dan pasukannya telah menemui ciri helium yang menarik pada tekanan ekstrem yang dapat dilakukan di dekat inti Musytari dan Saturnus. Helium akan membentuk aloi cecair logam apabila dicampurkan dengan hidrogen. Keadaan ini dianggap jarang berlaku, tetapi penemuan baru ini menunjukkan bahawa aloi helium logam cair mungkin lebih biasa daripada yang kita sangka sebelumnya.
“Ini adalah kejayaan dari segi pemahaman kita tentang bahan, dan itu penting kerana untuk memahami evolusi planet jangka panjang, kita perlu mengetahui lebih lanjut mengenai sifatnya dari jauh. Penemuan ini juga menarik dari sudut pemahaman untuk memahami mengapa bahan sesuai dengan keadaannya, dan apa yang menentukan kestabilannya dan sifat fizikal dan kimianya. " - Raymond Jeanloz.
Musytari misalnya memberikan tekanan yang besar terhadap gas di atmosferanya. Oleh kerana jisimnya besar, seseorang boleh menjangkakan tekanan hingga 70 juta atmosfera Bumi (tidak, itu tidak cukup untuk memulakan pelakuran…), mewujudkan suhu teras antara 10,000 hingga 20,000 K (yang 2-4 kali lebih panas daripada Fotosfera Sun!). Oleh itu, helium dipilih sebagai elemen untuk belajar dalam keadaan ekstrem ini, gas yang merangkumi 5-10% daripada perkara yang dapat dilihat oleh Alam Semesta.
Dengan menggunakan mekanik kuantum untuk mengira tingkah laku helium di bawah tekanan dan suhu ekstrem yang berbeza, para penyelidik mendapati bahawa helium akan berubah menjadi logam cair pada tekanan yang sangat tinggi. Biasanya, helium dianggap sebagai gas yang tidak berwarna dan telus. Dalam keadaan atmosfera Bumi ini memang benar. Namun, ia berubah menjadi makhluk yang sama sekali berbeza di 70 juta atmosfera Bumi. Daripada menjadi gas penebat, ia berubah menjadi zat logam cecair pengalir, lebih seperti merkuri, "hanya kurang reflektif, ”Tambah Jeanloz.
Hasil ini mengejutkan kerana selalu difikirkan bahawa tekanan besar menjadikan unsur-unsur seperti hidrogen dan helium menjadi lebih sukar untuk menjadi seperti logam. Ini kerana suhu tinggi di lokasi seperti inti Musytari menyebabkan getaran atom meningkat, sehingga memesongkan jalur elektron yang cuba mengalir ke dalam bahan. Sekiranya tidak ada aliran elektron, bahan tersebut menjadi penebat dan tidak boleh disebut "logam."
Walau bagaimanapun, penemuan baru ini menunjukkan bahawa getaran atom di bawah tekanan seperti ini sebenarnya mempunyai kesan kontra-intuitif untuk mewujudkan jalan baru untuk elektron mengalir. Tiba-tiba helium cair menjadi konduktif, yang bermaksud ia adalah logam.
Dalam keadaan lain, logam cair helium dapat mencampurkan hidrogen dengan mudah. Fizik planet memberitahu kita bahawa ini tidak mungkin berlaku, hidrogen dan helium terpisah seperti minyak dan air di dalam badan gergasi gas. Tetapi pasukan Jeanloz telah menemui bahawa kedua-dua elemen itu sebenarnya boleh bercampur, mencipta aloi logam cair. Sekiranya ini berlaku, beberapa pemikiran semula evolusi planet perlu dilakukan.
Kedua-dua Musytari dan Saturnus membebaskan lebih banyak tenaga daripada yang diberikan oleh Matahari, yang mana kedua-dua planet menghasilkan tenaga mereka sendiri. Mekanisme yang diterima untuk ini adalah pemeluwapan tetesan helium yang jatuh dari atmosfera atas planet dan ke inti, melepaskan potensi graviti ketika helium jatuh sebagai "hujan." Walau bagaimanapun, jika penyelidikan ini terbukti berlaku, bahagian dalam gergasi gas mungkin jauh lebih homogen daripada yang difikirkan sebelumnya yang bermaksud tidak ada titisan helium.
Oleh itu, tugas berikutnya untuk Jeanloz dan pasukannya adalah mencari sumber kuasa alternatif yang menghasilkan haba di teras Musytari dan Saturnus (jadi jangan menulis semula buku teks ...)
Sumber: UC Berkeley
