Одна теория состоит в том, что примерно на полпути к ядру Юпитера, давления и температуры становятся столь интенсивными, что водород, который составляет 90 процентов планеты – молекулярного газа на Земле – освобождает, держатся ее электронов, и начинает вести себя как жидкий металл. Океаны жидкого металлического водорода, окружающего ядро Юпитера, объяснили бы его сильное магнитное поле.
Но как и когда это переходит от газа до жидкого металла, происходят? Как это ведет себя? Исследователи надеются, что Юнона прольет некоторый свет на это экзотическое государство водорода – но не нужно поехать полностью в Юпитер, чтобы изучить его.На расстоянии в четыреста миллионов миль, в небольшой, комнате без окон в подвале Лаборатории Лаймана на Оксфорд-стрит в Кембридже, Массачусетс, было, для части доли секунды, маленькой части Юпитера.
Ранее в этом году, в эксперименте приблизительно пять футов длиной, исследователи Гарвардского университета говорят, что наблюдали доказательства резкого перехода водорода от жидкого изолятора до жидкого металла. Это – один из первые разы такого перехода, когда-либо наблюдался в любом эксперименте.Они издали свое исследование в Physical Review B.«Это – планетарная наука на скамье», сказали Мохамед Зэгу, NASA Earth & Space Science Fellow в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ). «Вопрос того, как водородные переходы в металлическое государство – является ли это резким переходом или не – имеют огромные последствия для планетарной науки.
Как водородные переходы в Юпитере, например, говорит много об эволюции, температуре и структуре этих газовых интерьеров гигантов».В эксперименте Zaghoo, Ashkan Salamat, и ведущий автор Исаак Сильвера, профессор Томаса Д. Кэбота Естественных наук, воссоздали чрезвычайные давления и температуры Юпитера, сжав образец водорода между двумя алмазными подсказками, приблизительно 100 микронов шириной, и запустив кратковременные вспышки лазеров увеличивающейся интенсивности, чтобы повысить температуру.Эта экспериментальная установка значительно меньшая и более дешевая, чем другие текущие методы, чтобы произвести металлический водород, большинство которых полагается на огромное оружие или лазеры, которые производят ударные волны, чтобы нагреть и герметизировать водород.Переход жидкости к металлическому водороду, оказывается, слишком быстро для человеческих глаз наблюдает, и образец длится только долю секунды, прежде чем это ухудшится.
Так, вместо того, чтобы наблюдать сам образец за доказательствами перехода, смотрела команда, лазеры указали на образец. Когда переход фазы произошел, лазеры, резко отраженные.
«В какой-то момент водород резко перешел от изолирования, прозрачного государства, как стекло, к солнечному металлическому государству, которое отразило свет, как медь, золото или любой другой металл», сказал Зэгу. «Поскольку этот эксперимент, в отличие от экспериментов ударной волны, не разрушительный, мы могли управлять экспериментом непрерывно, делая измерения и контролируя в течение многих недель и месяцев, чтобы узнать о переходе».«Это – самая простая и самая фундаментальная атомная система, у все же современной теории есть большие различия в предсказаниях для давления перехода», сказал Сильвера. «Наше наблюдение служит решающим справочником по современной теории».
Результаты представляют кульминацию десятилетий исследования группой Silvera. Собранные данные могли начать отвечать на некоторые фундаментальные вопросы о происхождении солнечных систем.У металлического водорода также есть важные разветвления здесь на Земле, особенно в энергии и материаловедении.
«Много людей говорит о водородной экономике, потому что водород горючим образом чистый, и это очень в изобилии», сказал Зэгу. «Если Вы можете сжать водород в высокую плотность, у него есть много энергии, уплотненной в него».«Как топливо ракеты, металлический водород коренным образом изменил бы ракетную технику столь же движущий порядок величины, более сильный, чем какой-либо известный химикат», сказал Сильвера. «Это могло сократить время, которое требуется, чтобы добраться до Марса от девяти месяцев приблизительно до двух месяцев, преобразовывая перспективы человеческих космических усилий».
Металлический водород мог использоваться, чтобы создать место температура или еще выше, чем сверхпроводники комнатной температуры.Миссия Юноны идет рука об руку с лабораторными экспериментами в металлический водород, сказал Зэгу.
«Измерения магнитного поля Юпитера, которое будет собирать Юнона, непосредственно связаны с нашими данными», сказал он. «Мы не находимся на соревновании с НАСА, но, до некоторой степени, мы добрались до Юпитера сначала».