Ученые обнаружили, что внутри Юпитера и Сатурна содержится гелиевый дождь
По мнению экспертов, его роль действительно важна, поскольку он может помочь понять, как эти планеты формировались и эволюционировали со временем.
Почти 40 лет назад ученые впервые предсказали существование гелиевого дождя внутри планет, состоящих в основном из водорода и гелия, таких как Юпитер и Сатурн, пишет Phys.org.
До сих пор достижение экспериментальных условий, необходимых для подтверждения этой гипотезы, было невозможным. Однако в статье, опубликованной в журнале Nature, ученые раскрывают экспериментальные данные, подтверждающие это давнее предсказание.
Они показали, что гелиевый дождь возможен в диапазоне давления и температур, отражающих те условия, которые, будут происходить внутри этих планет.
"Мы обнаружили, что гелиевый дождь реален и может происходить как на Юпитере, так и на Сатурне. Его роль действительно очень важна, потому что он может помочь планетологам расшифровать, как эти планеты формировались и эволюционировали со временем, что имеет решающее значение для понимания того, как образовалась сама Солнечная система. Юпитер особенно интересен в этом плане, поскольку считается, что он помог защитить внутреннюю часть планеты, где образовалась Земля. Возможно, мы сейчас находимся на нашей планеты именно благодаря Юпитеру", — сказал Мариус Милло, физик из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и соавтор исследования.
Международная исследовательская группа, в которую вошли ученые из LLNL, французского Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии, Рочестерского и Калифорнийского университета в Беркли, провела свои эксперименты в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Рочестерского университета.
"Сочетание статического сжатия и лазерных ударов является ключевым фактором, позволяющим достичь условий, сопоставимых с внутренними частями Юпитера и Сатурна. Однако это очень сложно. Нам действительно пришлось поработать над техникой, чтобы получить убедительные доказательства", — отметил Милло.
Для своего исследования команда использовала алмазные наковальни для сжатия смеси водорода и гелия до 4 гигапаскалей (ГПа; примерно в 40 000 раз больше земной атмосферы).
Затем ученые использовали лазерное излучение в установке OMEGA для запуска сильных ударных волн, чтобы еще больше сжать образец до конечного давления 60-180 ГПа и нагреть его до нескольких тысяч градусов.
Используя серию сверхбыстрых диагностических инструментов, команда измерила скорость удара, оптическую отражательную способность образца, сжатого ударом, и его тепловое излучение.
В результате чего эксперты обнаружили, что отражательная способность образца не возрастала плавно с увеличением ударного давления, как в большинстве образцов, которые исследователи изучали с помощью аналогичных измерений. А также и то, что разрывы в наблюдаемом сигнале отражательной способности, указывающие на резкое изменение электропроводности образца, свидетельствует о разделении смеси гелия и водорода.
Кроме того, ученые отметили, что водород и гелий разделяются при температуре и давлении, близких к тем, при которых водород становится жидким металлом.
В будущем команда продолжит совершенствовать измерения и распространить их на другие составы, продолжая стремиться к улучшению понимания материалов в экстремальных условиях.