Egyre valószínűbb, hogy héliumeső esik a Szaturnuszon és Jupiteren
2021 / 05 / 28 / Bobák Zsófia
Egyre valószínűbb, hogy héliumeső esik a Szaturnuszon és Jupiteren
A hetvenes években született teória szerint a gázóriások belsejében a hidrogén és a hélium elválik egymástól, a hélium pedig eső módjára hullik az atmoszféra mélyén. Egy új kísérlet megerősítette a feltételezéseket.

Ahogy azt a többek között William Hubbard által készített tanulmányban is olvashatjuk, először 1968-ban merült fel az ötlete annak, hogy a Jupiter belsejét nem hideg és szilárd, hanem meleg és folyékony hidrogén alkotja. Stevenson és Salpeter voltak azok a kutatók, akik a hetvenes években közelebbről is elkezdték tanulmányozni a hidrogén és hélium keverékének tulajdonságait és megfigyelték, hogy hol van az a pont, ahol a két elem elkezd elválni egymástól. 1977-ben álltak elő az azóta is megalapozottnak tartott elmélettel, miszerint a Szaturnusz, és lehetséges, hogy a Jupiter belső rétegeit is folyamatosan héliumeső mossa, amely az atmoszférájuk nagy részét alkotó hidrogén-hélium keverék szeparációja után keletkezik. Ez magyarázatot ad néhány különös jelenségre a bolygókkal kapcsolatban: arra, hogy a Szaturnusz miért melegebb és fényesebb a kelleténél vagy, hogy a Jupiteren miért található kevesebb neon az elvártnál.

A Szaturnusz egy éppen kihülőben lévő gázóriás, és a megfigyelések szerint mégis melegebb és 50%-kal fényesebb, mint amilyennek a számítások alapján lennie kellene. Ennek oka, a 'héliumeső' teória szerint, hogy a bolygó belsejében lévő hatalmas nyomás és hőmérséklet miatt a légkörét kitevő 94% hidrogén és 6% hélium folyékony állapotúvá válik, majd a hidrogén a fémekhez hasonlóan elektromos vezető lesz. Egy ponton túl, további nyomás és hőmérséklet emelkedés közben, a két elem azonban elkezd kettéválni és a hélium esőcseppszerű formában távozik a bolygó közepe felé, miközben gravitációs energiát generál. Ez utóbbi lehet a szokatlan fényesség háttérben megbúvó ok.

A Jupiteren pedig a neon külső rétegekben való hiányához járul hozzá a héliumos zápor. A bolygón az elképzelések szerint, a Naprendszer keletkezésének feltételezett történéseit figyelembe véve, sokkal nagyobb mennyiségben kellene előfordulnia ennek a nemesgáznak, mint amennyi valójában található a légkörében. Mivel a héliumos "esőcseppekben" feloldódik a neongáz, ezért hozzájuk kapcsolódva ez az elem is lejjebb kerül, 10-13 ezer kilométeres magasságból egészen a belsőbb régióba, ahol már a megfigyelőeszközök számára láthatatlan. A két bolygó speciális csapadékának bizonyítását azonban nehezen lehetett kivitelezni, mivel olyan nyomás és hőmérséklet előállítására, mint ami a valóságban a bolygókon uralkodik, nem nagyon adódik lehetőség.

Az elmúlt évtizedben viszont több ízben is folytattak ezzel kapcsolatos vizsgálatokat, elsősorban a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban (LLNL), Kaliforniában, valamint a Berkeley-n, ahol 2010-ben újfent megjósolták a Jupiter héliumesőjét, immár pontosabb modellekkel. Arra azonban akkor még nem voltak eszközeik, hogy az egészen extrém körülményeket, amelyek a gázóriás belsejét jellemzik, megalkossák a laborban. A LLNL kutatói 2015-ben gyémántsatuba (diamond anvill cell) szorították a hidrogén és hélium keverékét, majd, mikor azok már folyékony állapotba váltottak a nagy nyomáson, impulzus lézerrel tovább növelték a nyomást és a hőmérsékletet, majd sikerült megtalálni a jeleit az elemek szétválásának.

Erre a vezetőképesség növekedése utalt, amely azt jelezte, hogy a hélium távozott és csak a fémes állapotú hidrogén maradt vissza.

A mostani kísérletben, melynek eredményeit a Nature-ben publikálták, szintén a Lawrence Livermore és a Berkeley kutatói végezték el az előzőhöz nagyon hasonló vizsgálatokat, és újabb bizonyítékát találták a régi elméletnek. A gyémántsatu cellában a hidrogén és hélium vegyületet négy GPa nyomáson préselték össze, ami negyvenezerszerese a Föld atmoszférájának. Ezután tizenkét lézersugárral küldtek olyan erejű lökéshullámokat, amelyek 60 és 180 GPa közötti nyomást alakítottak ki, valamint többezer Celsius fokos forróságot. Arra, hogy a hidrogén és a hélium szeparálódott egymástól, a megfigyelésekből következtettek, amely szerint a minta reflektivitása (visszaverő képessége) nem növekedett egyenletesen. A folytonosság hiánya azt jelzi, hogy az elektromos vezetőképesség hirtelen megváltozott, aminek a hélium kiválása lehet az oka. A kutatók ezt pedig a héliumeső világos bizonyítékának tartják.

"Felfedeztük, hogy a héliumeső valóságos és a Jupiteren és Szaturnuszon is előfordulhat."

- mondta Marius Millot, a Lawrence Livermore fizikusa - "Ez lényeges segítséget nyújthat a tudósoknak ahhoz, hogy megfejtsék, hogyan formálódtak és fejlődtek ezek a bolygók, ami kritikus fontosságú lehet annak megértésében, hogy hogyan keletkezett az egész naprendszer."

(Fotó: Lawrence Livermore National Laboratory, Flickr/nasawebbtelescope , Wikimedia Commons)

További cikkek a témában:

Szuper látványos videót dobott össze a NASA a Jupiter "sekély villámairól" A bolygó körül keringő Juno űrszonda a Jupiter viharfelhőit vette célba, és olyan dolgot tárt fel, amit a csillagászok eddig lehetetlennek tartottak.
Lenyűgöző felvételeken látszik a Szaturnusz sarki fénye A Cassini űrszonda több mint két éve befejezte pályafutását, ehhez képest még jó pár izgalmas adatot és felvételt tartogat számunkra.
Árapály jelenséget figyeltek meg a Jupiter holdjainál Úgy tűnik napjainkban is rengeteg felfedezésre váró rejtély van még a Jupiter holdjai körül: egy friss kutatásból most éppen arra derült fény, hogy a holdak árapályt okozhatnak egymáson.


Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.