Металният водород е един от най-редките материали тук на Земята,

Металният водород е един от най-редките материали тук на Земята, само че повече от 80 % от планетите, в това число Юпитер, Сатурн и стотици планети отвън Слънчевата система, са формирани от тази екзотична форма на материята.

Нейното обилие в нашата Слънчева система – макар рядкостта й на Земята – прави металния водород завладяващ фокус за откривателите от Лабораторията по Лазерна Енергетика (LLE) на Университета в Рочестър, където учат образуването и еволюцията на планетите, в това число по какъв начин те образуват магнитни щитове в и отвън Слънчевата система.

„ Металният водород е най-богатата форма на материята в нашата планетарна система “, споделя Мохамед Загху, откривател в LLE. „ Жалко е, че нямаме натурален железен водород тук на Земята, само че на Юпитер има океани с железен водород. Искаме да разберем по какъв начин тези океани пораждат голямото магнитно поле на Юпитер. “

Загху и Гилбърт „ Рип “ Колинс, професор по машиностроене и физика и шеф на стратегия за високи енергийни плътности в Рочестър, изследват проводимостта на металния водород за по-нататъшно откриване на тайните на динамо резултата – механизмът, който генерира магнитни полета на планети, в това число на Земята. Те разгласяват своите открития в Astrophysical Journal.

Всеки детайл работи по друг метод при интензивно налягане и температура. При нагряване на вода да вземем за пример, се генерира газ под формата на водна пара; замразяването й основава корав лед. Водородът нормално е газ, само че при високи температури и налягане – изискванията, които съществуват на планети като Юпитер – водородът, приема свойствата на течен метал и се държат като електрически проводник.

Въпреки че учените теоретизират десетилетия наред за съществуването на железен водород, съвсем невероятно е да се сътвори подобен на Земята. „ Условията за основаване на железен водород са толкоз рискови, че въпреки да има обилие от железен водород в нашата Слънчева система, той съществува единствено на няколко места на Земята “, споделя Загху. LLE е едно от тези места.

В LLE, откривателите употребяват мощен OMEGA лазер за лъчение на импулси към атомна капсула. Лазерът прониква върху тестът, като основава условия за високотемпературно положение с високо налягане, което разрешава на компактно обвързваните водородни атоми да се разделят. Когато това се случи, водородът се трансформира от газообразно положение в лъскаво течно положение, сходно на детайла живак.

Чрез проучване на проводимостта на металния водород, Загху и Колинс могат да изградят по-точен модел на динамо резултата – процеса, при който кинетичната сила на провеждането на движещи се течности се трансформира в магнитна сила. Газовите колоси като Юпитер имат доста мощен динамо резултат, само че механизмът също участва надълбоко в Земята, във външното й ядро. Това динамо основава нашето лично магнитно поле, което прави нашата планета обитаема, като ни защищава от нездравословните слънчеви и галактически частици.

Изследователите могат да картографират магнитното поле на Земята, само че защото Земята има магнитна кора, спътниците не могат да видят задоволително надълбоко в планетата, с цел да следят динамото в деяние. Юпитер, въпреки това, няма тази преграда на кората. Това прави релативно по-лесно за спътниците – като галактическата сонда Джуно на НАСА, понастоящем в орбита към Юпитер – да следят дълбоките структури на планетата, споделя Колинс.

„ Много е забавно да можем да характеризираме едно от най-интересните положения на материята, течния железен водород, тук в лабораторията и да използваме това познание, с цел да интерпретираме сателитни данни от галактическа сонда, а по-късно да използван всичко това и към планети отвън Слънчевата система “.

Загху и Колинс са фокусирали проучванията си върху връзката сред металния водород и началото на действието на динамото, в това число дълбочината, в която се образува динамото на Юпитер. Те разкрили, че динамото на газови колоси като Юпитер е евентуално да се задейства по-близо до повърхността – където металният водород е най-проводим – спрямо динамото на Земята. Тези данни, съчетани с данни идващи от Джуно, могат да бъдат включени в симулирани модели, които ще разрешат по-пълна картина на динамо резултата.

„ Част от задачата на „ Джуно “ е да се опитаме да разберем магнитното поле на Юпитер “, споделя Загху. „ Ключов допълващ детайл от данните на Джуно е какъв брой проводим водород се намира на разнообразни дълбочини в планетата. Трябва да вградим това в нашите модели, с цел да създадем по-добри прогнози за състава и еволюцията на планетата. “

По-доброто схващане на планетите в нашата лична Слънчева система също по този начин дава по-добра визия за магнитната екранизация на екзопланетите отвън Слънчевата система и може да помогне да се дефинира опцията за живот на други планети. Изследванията от дълго време са посочили, че планетите с магнитни полета са по-способни да поддържат атмосфера и заради това са по-подходящи да подслонят някакви форми на живот, споделя Загху.

„ Динамо теорията и магнитните полета са основни условия за обитаване на дадена планета. Има стотици екзопланети открити отвън нашата Слънчева система и мислим, че доста от тези планети са като Юпитер и Сатурн. Ние към момента не можем да отидем на тези планети, само че можем да използван нашите познания за супер колосите в нашата Слънчева система, с цел да създадем модели на това, какви са тези планети.