• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    Los experimentos validan la posibilidad de lluvia de helio dentro de Júpiter y Saturno

    Un equipo de investigación internacional, incluidos científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, han validado una predicción de casi 40 años y han demostrado experimentalmente que la lluvia de helio es posible dentro de planetas como Júpiter y Saturno (en la foto). Crédito:NASA / JPL / Space Science Institute.

    Hace casi 40 años, Los científicos predijeron por primera vez la existencia de lluvia de helio dentro de planetas compuestos principalmente de hidrógeno y helio. como Júpiter y Saturno. Sin embargo, alcanzar las condiciones experimentales necesarias para validar esta hipótesis no ha sido posible, hasta ahora.

    En un artículo publicado hoy por Naturaleza , Los científicos revelan evidencia experimental para respaldar esta predicción de larga data, mostrando que la lluvia de helio es posible en un rango de condiciones de presión y temperatura que reflejan las que se espera que ocurran dentro de estos planetas.

    "Descubrimos que la lluvia de helio es real, y puede ocurrir tanto en Júpiter como en Saturno, "dijo Marius Millot, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y coautor de la publicación. "Esto es importante para ayudar a los científicos planetarios a descifrar cómo se formaron y evolucionaron estos planetas, lo cual es fundamental para comprender cómo se formó el sistema solar ".

    "Júpiter es especialmente interesante porque se cree que ayudó a proteger la región del interior del planeta donde se formó la Tierra, "añadió Raymond Jeanloz, coautor y profesor de astronomía y ciencia terrestre y planetaria en la Universidad de California, Berkeley. "Puede que estemos aquí por Júpiter".

    El equipo de investigación internacional, que incluía científicos de LLNL, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica, la Universidad de Rochester y la Universidad de California, Berkeley, llevaron a cabo sus experimentos en el Laboratorio de Energética Láser (LLE) de la Universidad de Rochester.

    "El acoplamiento de la compresión estática y los choques impulsados ​​por láser es clave para permitirnos alcanzar las condiciones comparables a las del interior de Júpiter y Saturno, pero es muy desafiante, "Dijo Millot." Realmente tuvimos que trabajar en la técnica para obtener evidencia convincente. Tomó muchos años y mucha creatividad del equipo ".

    El equipo usó celdas de yunque de diamante para comprimir una mezcla de hidrógeno y helio a 4 gigapascales, (GPa; aproximadamente 40, 000 veces la atmósfera de la Tierra). Luego, Los científicos utilizaron 12 haces gigantes del láser Omega de LLE para lanzar fuertes ondas de choque para comprimir aún más la muestra a presiones finales de 60-180 GPa y calentarla a varios miles de grados. Un enfoque similar fue clave para el descubrimiento del hielo de agua superiónica.

    Usando una serie de herramientas de diagnóstico ultrarrápidas, el equipo midió la velocidad del impacto, la reflectividad óptica de la muestra comprimida por choque y su emisión térmica, encontrar que la reflectividad de la muestra no aumentó suavemente con el aumento de la presión de choque, como en la mayoría de las muestras, los investigadores estudiaron con medidas similares. En lugar de, encontraron discontinuidades en la señal de reflectividad observada, que indican que la conductividad eléctrica de la muestra estaba cambiando abruptamente, una firma de la separación de la mezcla de helio e hidrógeno. En un artículo publicado en 2011, Los científicos de LLNL Sebastien Hamel, Miguel Morales y Eric Schwegler sugirieron usar cambios en la reflectividad óptica como una sonda para el proceso de desmezcla.

    "Nuestros experimentos revelan pruebas experimentales de una predicción de larga data:existe un rango de presiones y temperaturas a las que esta mezcla se vuelve inestable y se desmezcla, "Millot dijo." Esta transición se produce en condiciones de presión y temperatura cercanas a las necesarias para transformar el hidrógeno en un fluido metálico, y la imagen intuitiva es que la metalización del hidrógeno desencadena la desmezcla ".

    Simular numéricamente este proceso de desmezcla es un desafío debido a los sutiles efectos cuánticos. Estos experimentos proporcionan un punto de referencia crítico para la teoría y las simulaciones numéricas. Mirando hacia el futuro, el equipo continuará refinando la medición y extendiéndola a otras composiciones en la búsqueda continua de mejorar nuestra comprensión de los materiales en condiciones extremas.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com