Вчені з'ясували, що всередині Юпітера й Сатурна є гелевий дощ

Майже 40 років тому вчені вперше передбачили існування гелієвого дощу всередині планет, що складаються здебільшого з водню і гелію, таких як Юпітер і Сатурн, пише Phys.org.

До сих пір досягнення експериментальних умов, необхідних для підтвердження цієї гіпотези, було неможливим. Однак у статті, опублікованій в журналі Nature, вчені розкривають експериментальні дані, що підтверджують це давнє пророцтво.

Вони показали, що гелієвий дощ можливий у діапазоні тиску й температур, що відображають ті умови, які відбуватимуться всередині цих планет.

"Ми зʼясували, що гелієвий дощ реальний і може бути як на Юпітері, так і на Сатурні. Його роль дійсно дуже важлива, тому що він може допомогти планетологам розшифрувати, як ці планети формувалися та еволюціонували з часом, що має вирішальне значення для розуміння того, як утворилася власне Сонячна система. Юпітер особливо цікавий в цьому плані, оскільки вважається, що він допоміг захистити внутрішню частину планети, де утворилася Земля. Можливо, ми зараз знаходимося на нашій планеті саме завдяки Юпітеру", — сказав Маріус Мілло, фізик із Ліверморської національної лабораторії Лоуренса (LLNL) і співавтор дослідження.

Міжнародна дослідницька група, до якої увійшли вчені з LLNL, французького Комісаріату з атомної та альтернативних видів енергії, Рочестерського та Каліфорнійського університету в Берклі, провела свої експерименти в Лабораторії лазерної енергетики (LLE) Рочестерського університету.

"Поєднання статичного стискання і лазерних ударів є ключовим фактором, що дозволяє досягти умов, порівнянних із внутрішніми частинами Юпітера й Сатурна. Однак це дуже складно. Нам дійсно довелося попрацювати над технікою, щоб отримати переконливі докази", — зазначив Мілло.

Для свого дослідження команда використовувала алмазні ковадла для стиснення суміші водню і гелію до 4 гігапаскалів (ГПа; приблизно в 40 000 разів більше земної атмосфери).

Потім вчені використовували лазерне випромінювання в установці OMEGA для запуску сильних ударних хвиль, щоб ще більше стиснути зразок до кінцевого тиску 60-180 ГПа та нагріти його до кількох тисяч градусів.

Використовуючи серію надшвидких діагностичних інструментів, команда виміряла швидкість удару, оптичну відбивну здатність зразка, стисненого ударом, і його теплове випромінювання.

Унаслідок чого експерти зʼясували, що відбивна здатність зразка не зростала плавно зі збільшенням ударного тиску, як у більшості зразків, які дослідники вивчали за допомогою аналогічних вимірювань. А також і те, що розриви в спостережуваному сигналі відбивної здатності, що вказують на різку зміну електропровідності зразка, свідчить про поділ суміші гелію і водню.

Крім того, вчені зазначили, що водень і гелій поділяються за температури і тиску, близьких до тих, за яких водень стає рідким металом.

У майбутньому команда продовжить удосконалювати вимірювання і поширити їх на інші склади, продовжуючи прагнути до поліпшення розуміння матеріалів в екстремальних умовах.