“Aşırı” — Jüpiter ve Satürn’ün Helyum Yağmuru
Bu yazı Maxwell Moe tarafından The Daily Galaxy sayfasında yayınlanmış olup orjinal makaleye buradan ulaşabilirsiniz.
Güneş sistemimizin dev gaz gezegenleri — Satürn ve Jüpiter — Dünya gibi katı veya sıvı bir tabanı olmayan derin atmosferlere sahiptir. Jüpiter, güneş sistemimizin en büyük gezegenidir, metan ve amonyaktan oluşan ve diğer tüm gezegenleri kolayca yutabilecek kadar büyük, dönebilen, renkli bir küredir. Jüpiter, dünyanın en büyük “süper cıvatalarından” üç kata kadar daha güçlü şimşek çakmaları ile yeryüzünden beş kat daha uzun, tabandan tepeye 40 mil ulaşan sürekli fırtınalar ve gök gürültüsü ile yoğun bir atmosfer barındırıyor.
Yaklaşık 40 yıl önce bilim insanları, öncelikle hidrojen ve helyumdan oluşan bu gezegenlerin içinde helyum yağmurunun varlığını ileri sürdüler. Helyum, tüm elementler arasında en düşük kaynama noktasına sahip renksiz, kokusuz, tatsız, toksik olmayan, inert bir gazdır. Helyum ayrıca gözlemlenebilir evrendeki en hafif ve en kolay bulunan ikinci elementtir (hidrojen en hafif ve en çok bulunandır). Ancak, helyum yağmuru hipotezini test etmek için gerekli deneysel koşulların sağlanması mümkün olmamıştır.
Doğrulama — Helyum Yağmuru Mümkün
Yani şimdiye kadar: Rochester Üniversitesi’ndeki bilim insanları, uluslararası bir işbirliği ile birlikte, Jüpiter ve Satürn gibi gezegenlerde gerçekleşmesi beklenen bir dizi basınç ve sıcaklık koşulunda helyum yağmurunun mümkün olduğunu gösteren deneysel kanıtlar ortaya çıkardılar. Bu tür basınç ve sıcaklıklarda, helyum yoğunlaşır ve kendisi biraz daha hafif bir sıvıya sıkıştırılan ve bir metal gibi davranan çevreleyen hidrojenden ayrılır. Keşif, bilim insanlarının bu tür gezegenlerin nasıl oluştuğunu belirlemelerine yardımcı olacak ve Dünya’nın ve güneş sisteminin evrimi hakkında önemli bilgiler sağlayacaktır.
Metalik Hidrojen Denizine Düşmek
Tracy Hyde Harris Makine Mühendisliği Profesörü Gilbert (Rip) Collins, “Deneylerimiz Jüpiter ve Satürn’ün derinliklerinde, helyum damlacıklarının devasa bir sıvı metalik hidrojen denizinden düştüğünü gösteriyor” diyor; Rochester’ın Lazer Enerjisi Laboratuvarı’nda (LLE) bilim, teknoloji ve akademisyenlerden sorumlu müdür yardımcısı ve aynı zamanda Rochester’s Center for Matter at Atomic Pressures’in direktörü.
“Gece gökyüzünde Jüpiter’e bir daha baktığınızda bunu düşünmek oldukça şaşırtıcı bir şey. Bu çalışma, Jüpiter’in doğasını ve evrimini daha iyi anlamamıza yardımcı olacak, çünkü Jüpiter’in uzun zamandır bir tür uzay çöpü toplayıcısı olduğu düşünüldüğü için özellikle önemlidir — gezegenimizi güneş sisteminde koruyor. ”
Uluslararası araştırma ekibi, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı, Fransız Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu (CEA) ve California Üniversitesi, Berkeley’den bilim insanlarını içeriyordu ve deneylerini LLE’nin Omega Lazer Tesisinde gerçekleştirdiler.
Omega Lazer
Araştırmacılar, Satürn ve Jüpiter gibi gezegenlerde beklenen basınç ve sıcaklık koşullarını elde etmek için, bir elmas örs hücresindeki helyum ve hidrojen karışımlarını, Dünya atmosferinin basıncının yaklaşık 40.000 katı basınçta önceden sıkıştırdılar. Daha sonra, numuneleri daha fazla sıkıştırmak ve birkaç bin dereceye kadar ısıtmak için güçlü şok dalgalarını numunelere göndermek için Omega Lazeri kullandılar.
Ekip, bir dizi ultra hızlı tanılama aracı kullanarak şok hızını, şokla sıkıştırılmış numunenin optik yansıtıcılığını ve termal emisyonunu ölçtü ve numunenin yansıtıcılığının artan şok basıncıyla düzgün bir şekilde artmadığını buldu. Çoğu örnekte, araştırmacıların benzer ölçümlerle çalıştığı durum.
Süreksizlikler
Bunun yerine, gözlemlenen yansıtma sinyalinde, örneğin elektriksel iletkenliğinin aniden değiştiğini gösteren, helyum ve hidrojen karışımının ayrıldığının bir imzasını gösteren süreksizlikler buldular. Helyum hidrojenden ayrıldığında, damlacıklar oluşturur — yağ ve su karışımında oluşan yağ damlacıkları gibi — ve helyum, helyum yağmuruna dönüşme potansiyeline sahiptir.
Karıştırma işlemini sayısal olarak simüle etmek, ince kuantum etkileri nedeniyle zordur, ancak araştırmacılar tarafından yürütülen deneyler, gelecekteki teori ve sayısal simülasyonlar için kritik bir kıyaslama sağlayacaktır. Ekip, aşırı koşullarda malzemelerin anlaşılmasını geliştirmek için ölçümlerini iyileştirmeye devam edecek.
Kaynak:
