Új eredmények a jégóriások belsejéről

2924

Első alkalommal sikerült a kutatóknak a jégóriások belsejére jellemző szuperionikus jeget előállítani laboratóriumi körülmények között.

Az Uránusz és a Neptunusz a Voyager-2 űrszonda felvételein. A modellek szerint a belsejük egy speciális fajta, ún. szuperionikus jégből épül fel.

Számítások szerint a két óriás tömegének több mint 60%-a vízből áll, azonban a vastag légkörük alatt uralkodó nagy nyomás és hőmérsékletviszonyok hatására a molekulák a földitől nagyon eltérő szerkezetbe tömörödnek össze. Ionikus állapotban a molekulák közötti kötések felszakadnak, és egy hidrogén és oxigén ionokból álló elegyet képeznek. Ehhez képest a szuperionikus állapot során az oxigén kikristályosodik és a szabad hidrogénionok folyják körbe az oxigén rácsát. Az így keletkező szuperionikus víz, illetve jég egyszerre rendelkezik a szilárd és a folyékony anyagokra is jellemző tulajdonságokkal. A rácsba rendeződött oxigén atomok (egy félvezetőt alkotva) megosztják az elektronjaikat, miközben a szabad hidrogén ionok folyadékként viselkednek, legalábbis az eddigi elméleti számítások erre engedtek következtetni.

Marius Milot-nak és csapatának első alkalommal sikerült egy olyan kísérletet megkonstruálniuk, melyben elő is tudták állítani ezt az állapotot. A kaliforniai Lawrence Livermore National Laboratory kutatói speciális módon képesek voltak előállítani a megvalósításhoz szükséges körülményeket.

A kísérlet kezdetén 25-szörös légköri nyomáson “préselték össze” a jeget, és az így kapott “jég” mintegy hatvanszor sűrűbb lett, mint a víz. Ezt követően a kapott anyagot két gyémánt közé fogták be, amit nagyon erős lézerimpulzusokkal bombáztak, ami ha csak a másodperc törtrészéig is (néhány nanoszekundum), de több ezer fokosra hevítette a környezetet és milliószorosára emelte a lokálisan érvényes nyomásviszonyokat.

Ilyen gyorsan történő folyamatoknál még a legjobb kamerákkal sem láthatjuk a bekövetkező változást. “A kísérlet annyira gyors, hogy akkor sem láthattuk volna a változást, ha a céltárgy belsejében lettünk volna.” – nyilatkozta Milot. Akkor hogyan jöttek rá, hogy sikerült létrehozniuk ezt az anyagot? Ami még ilyen körülmények között is gyorsan mérhető, az az anyag vezetőképessége, amiről megfigyelték, hogy 2000 és 5000 C° között megemelkedett, így kísérleti bizonyítékát szolgáltatva a fentebb részletezett elméletnek.

Azaz a kísérletben nem csak a jégóriások belsejére érvényes körülményeket sikerült előállítani, de méréssel is megerősítették egy eddig teljesen elméleti anyagtípus létezését. Valamint az a tény, hogy a két jégóriás (a Jupiterrel és a Szaturnusszal együtt) erős mágneses terűek, további kutatásoknak szolgálhat alapjául, ugyanis jó eséllyel összefüggés lehet az óriásokban működő mágneses dinamók és az újonnan megerősített anyagtípus működése között.

Borítóképünkön:

A gyémánt céltárgyakat bombázó lézernyaláb. Forrás: M. Millot/E. Kowaluk/J.Wickboldt/LLNL/LLE/NIF

Eredeti cikk:

Források:

Hozzászólás

hozzászólás