פנים שני ענקיות הגז, צדק ושבתאי, הם מקומות די קיצוניים. בדרך כלל כשאנחנו חושבים על מתכת נוזלית, יש לנו מחשבות על כספית נוזלית בטמפרטורת החדר (או על המתכת הנוזלית ההרכבה מחדש T-1000 שגילם רוברט פטריק בסרט שליחות קטלנית 2) לעיתים רחוקות אנו רואים שניים מהיסודות הנפוצים ביותר ביקום כמתכת נוזלית בתנאים מסוימים. ובכל זאת, זה מה שצוות של פיזיקאים מאוניברסיטת ברקלי טוען; הליום ומימן יכולים להתערבב זה בזה, מאולץ על ידי הלחצים האדירים ליד ליבות יופיטר ושבתאי, ויוצרים סגסוגת מתכת נוזלית, ואולי לשנות את התפיסה שלנו לגבי מה שנמצא תחת הסערות היוביות האלה ...
בדרך כלל פיזיקאים וכימאים פלנטריים ממקדים את מרבית תשומת ליבם במאפיינים של היסוד השופע ביותר ביקום: מימן. אכן, יותר מ- 90% מהצדק והן סטורן הם גם מימן. אבל בתוך האטמוספירות של ענקית הגז האלה הוא לא אטום המימן הפשוט, הוא הגז המימן הדיאטומי המורכב להפליא (כלומר מימן מולקולרי, H2). לכן, כדי להבין את הדינמיקה ואת אופי הפנים של כוכבי הלכת המסיביים ביותר במערכת השמש שלנו, חוקרים מאוניברסיטת ברקלי ולונדון בוחנים מרכיב פשוט בהרבה; הגז השני בשפע ביקום: הליום.
ריימונד ז'אנול, פרופסור באוניברסיטת ברקלי, וצוותו חשפו מאפיין מעניין של הליום בלחצים הקיצוניים שניתן להפעיל בסביבת ליבותיהם של יופיטר ושבתאי. הליום יהווה סגסוגת נוזלית מתכית כאשר הוא מעורבב במימן. מצב זה של חומר נחשב נדיר, אך ממצאים חדשים אלה מראים כי סגסוגות הליום נוזלי עשויות להיות נפוצות יותר ממה שחשבנו בעבר.
“זו פריצת דרך מבחינת הבנת החומרים שלנו וזה חשוב מכיוון שכדי להבין את ההתפתחות הארוכת טווח של כוכבי לכת עלינו לדעת יותר על תכונותיהם עמוק בפנים. הממצא מעניין גם מבחינת ההבנה מדוע חומרים הם כפי שהם ומה קובע את יציבותם ואת תכונותיהם הפיזיקליות והכימיות.. " - ריימונד ז'אנול.
יופיטר למשל מפעיל לחץ עצום על הגזים באטמוספרה שלו. בגלל המסה הגדולה שלה, אפשר לצפות בלחצים של עד 70 מיליון אטמוספרות כדור הארץ (לא, זה לא מספיק כדי להתחיל איחוי התחלה ...), ויוצרים טמפרטורות ליבה של בין 10,000 ל 20,000 K (זה 2-4 פעמים חם יותר מה- הפוטוספרה של שמש!). לכן הליום נבחר כאלמנט ללמוד בתנאים קיצוניים אלה, גז המהווה 5-10% מהחומר הניתן לצפייה ביקום.
החוקרים מצאו כי באמצעות מכניקה קוונטית לחישוב התנהגות הליום בלחצים וטמפרטורות קיצוניים שונים, הליום יהפוך למתכת נוזלית בלחץ גבוה מאוד. בדרך כלל, הליום נחשב לגז חסר צבע ושקוף. בתנאי אטמוספרה של כדור הארץ זה נכון. עם זאת, הוא הופך ליצור שונה לחלוטין בסביבות 70 מיליון אטמוספרות כדור הארץ. במקום להיות גז מבודד, הוא הופך לחומר מוליך נוזלי המוליך, יותר כמו כספית, "רק פחות מהורהר, "הוסיף ז'לוז.
תוצאה זו מפתיעה מכיוון שתמיד חשבו שלחצים מאסיביים מקשים על יסודות כמו מימן והליום להפוך לדמויי מתכת. הסיבה לכך היא שהטמפרטורות הגבוהות במיקומים כמו הליבה של צדק גורמות לרטט מוגבר באטומים, ובכך מסיטה את נתיבי האלקטרונים המנסים לזרום בחומר. אם אין זרימת אלקטרונים, החומר הופך למבודד ולא ניתן לקרוא לו "מתכת".
עם זאת, ממצאים חדשים אלה מראים כי לתנודות אטומיות תחת לחצים מסוג זה יש למעשה את האפקט האינטואיטיבי הנגדי של יצירת נתיבים חדשים לזרימת האלקטרונים. לפתע ההליום הנוזלי הופך למוליך, כלומר מדובר במתכת.
בפיתול אחר, נהוג לחשוב שהמתכת הנוזל הליום יכול בקלות להתערבב עם מימן. הפיזיקה הפלנטרית אומרת לנו שזה לא אפשרי, מימן והליום נפרדים כמו שמן ומים בתוך גופי ענק הגז. אבל הצוות של ז'אולוז מצא ששני האלמנטים יכולים למעשה להתערבב, ליצור סגסוגת מתכת נוזלית. אם זה יהיה המצב, יש לעשות חשיבה מחודשת רצינית על האבולוציה הפלנטרית.
גם צדק וגם סטורן משחררים יותר אנרגיה מכפי שהשמש מספקת ששני כוכבי הלכת מייצרים אנרגיה משלהם. המנגנון המקובל לכך הוא עיבוי טיפות הליום שנופלות מהאטמוספרות העליונות של כוכבי הלכת ואל הגרעין, ומשחררים פוטנציאל כבידה כאשר הליום נופל כ"גשם ". עם זאת, אם הוכח כי מחקר זה אכן כך, סביר להניח כי פנים ענק הגז יהיה הומוגני בהרבה ממה שחשבו בעבר, ומשמע שלא יכולות להיות טיפות הליום.
אז המשימה הבאה של ז'אנול וצוותו היא למצוא מקור כוח חלופי המייצר חום בליבות יופיטר ושבתאי (אז אל תלך לכתוב מחדש את ספרי הלימוד עדיין ...)
מקור: UC ברקלי
