Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 14.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Z-Машина может помочь решить проблему возраста Сатурна

Z-Машина может помочь решить проблему возраста Сатурна
shortstoryf

Учёные давно установили, что по мере того, как планеты становятся старше, их температура снижается. Но это, похоже, не относится к одной из планет Солнечной системы, и этой планетой является Сатурн. Оказывается, его средняя температура больше той, которая должна была быть у планеты его возраста. И это при том, что у него нет никаких признаков наличия внешнего или внутреннего дополнительного источника энергии. Такая необъяснимо высокая температура вызывает несоответствия при компьютерном моделировании его возраста в два миллиарда лет. Так, например, модели, которые предсказывают вполне правдоподобно, что возраст Юпитера около 4.5 миллиардов лет, показывают, что возраст Сатурна всего 2.5 миллиарда лет.

Но, похоже, такая необычная температура Сатурна может иметь вполне обычное объяснение. Учёные, которые занимаются экспериментами на установке Z-Машина, попытаются проверить утверждение о том, что водород может переходить в состояние металла. Впервые эту теорию в 1935 году выдвинули Юджин Вигнер и Хиллард Хантингтон, которые предположили переход водорода в эту фазу, если он сжат очень сильным давлением. В этом случае решётка молекул водорода разбилась бы на индивидуальные атомы водорода, освобождая свободно дрейфующие электроны, которые могут переносить заряд. А Z-Машина представляет собой экспериментальную установку и один из крупнейших в мире источников рентгеновского излучения, которая предназначена для исследования вещества в условиях экстремальных температур и давлений.

«Это старое предположение могло бы объяснить температуру Сатурна, поскольку, когда водород становится металлом и смешивается с гелием в виде плотной жидкости, которая потом может выпасть в виде гелиевого дождя. А этот дождь является источником энергии, который может изменить развитие планеты. По существу, гелиевый дождь позволил бы Сатурну дольше оставаться тёплым», — Майк Десьярлейс из Сандийских национальных лабораторий.

Этот предположенный ранее переход водорода в состояние металла под действием большого давления никогда не наблюдался до недавних экспериментов в Сандийских лабораториях. Были запущены специальные тесты на Z-Машине, которая может послать точно настроенный импульс длительностью до одной микросекунды на выбранную цель. Очень сильное магнитное поле, окутывающее этот импульс, может существенно сжать дейтерий, который является более тяжёлым вариантом водорода, при относительно низких температурах. Существенное отличие этого эксперимента от всех предыдущих заключается в том, что ранее всегда использовалась газовая пушка, чтобы влиять на газ. С одной стороны этим можно увеличить его давление, но с другой стороны это поднимается его температуру до диапазонов, которые уже не представляют интерес для управляемого перехода.

«Наши эксперименты мы начали с 20 градусов по Кельвину, при которых водород существует в виде жидкости. Затем мы выстрелили в эту жидкость крошечной пластинкой и создали удар силой в несколько сотен килобар, чтобы подогреть её. Затем мы использовали собственное магнитное поле Z-Машины, чтобы сжать водород и сохранить его устойчивое состояние точно по границе жидкая фаза — твёрдая фаза, температура которой приблизительно 1000 градусов Кельвина. Когда эта жидкость была сжата более чем в 12 раз от её начальной плотности, мы увидели признаки того, что она становится атомной, а не молекулярной. Этот переход произошёл при давлении в три мегабара, а результаты этого эксперименты должны позволить идентифицировать теоретическую структуру для того, чтобы смоделировать эти чрезвычайные условия.

Но полученные результаты не являются окончательными, они всё же должны быть сначала включены в астрофизические компьютерные модели, что проверить в симуляции возможность увеличения температуры планеты из-за перехода водороду в металлическое состояние.

«Работы Z-Машины показывает, что плотные водород может существовать в форме металла, который, в свою очередь, изменяет принципы существования гелия на планете. Поэтому, механизм выпадения гелиевого дождя, который был нами предложен, может быть вполне вероятным, учитывая наши результаты».

Интересно, что два года назад другие исследователи выдвинули ещё одну теорию, почему Сатурн выглядит моложе. Тогда они предположили, что слои газа у Сатурна, образованные физическими нестабильностями в глубине планеты, мешают теплу испариться в космическое пространство, вследствие чего Сатурн остывает значительно медленнее.

По информации Сандийских национальных лабораторий.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google