Материя, формирующая далекие планеты и ещё более далекие от нас звезды, существует при высоких давлениях и температурах. Эта материя включает членов семейства из семи химических элементов, называемых благородными газами. В новом исследовании группа ученых во главе с Александром Гончаровым из Института Карнеги, США, использовала лабораторные методы воссоздания условий, поддерживающихся внутри звезд и планет, и наблюдала, как ведут себя благородные газы в этих условиях, чтобы лучше понять химию атмосферы и недр этих небесных тел.
Команда использовала ячейку с алмазными наковальнями, чтобы поднять давление благородных газов гелия, неона, аргона и ксенона более чем до 100000 атмосфер (15-52 ГПа), при этом одновременно производился нагрев исследуемых образцов лазером до температур, достигающих 28000 Кельвинов.
Проведенные опыты показали, что гелий, неон, аргон и ксенон при высоких температурах и давлениях превращаются из прозрачных диэлектриков в непрозрачные проводники. Из этого вытекает ряд довольно любопытных следствий, объясняющих структуру внутренних областей звезд и планет, говорят исследователи.
Во-первых, полученные результаты могут объяснить, почему Сатурн испускает из своих недр больше тепла, чем предсказывают расчеты для гигантских планет его стадии формирования. Известно, что в центрах газовых гигантов находится ядро из тяжелых элементов, например железа, окруженное оболочками из жидкого водорода и неона. В случае Сатурна неон не переходит в проводящее состояние, а потому не растворяется в толстом слое жидкого водорода — как это имеет место в случае, например, Юпитера — формируя при этом тонкий слой вокруг ядра, не позволяющий тяжелым элементам ядра растворяться в окружающей их оболочке из жидкого водорода. Это приводит к тому, что энергия, выделяемая в центре планеты в результате её гравитационного сжатия, не расходуется на увеличение потенциальной энергии тяжелых элементов, рассеянных в широком слое жидкого водорода, и значительная её часть остается в тепловой форме, что и регистрируется как дополнительный разогрев ядра Сатурна.
Кроме того, полученные командой результаты помогут в изучении остывающих остатков звезд, называемых белыми карликами. Исследователи открыли, что при условиях, в которых находится гелий в атмосфере таких звезд, он менее прозрачен (и более электропроводен), чем считалось ранее, а значит должен снижать скорость остывания этих выгоревших звезд и оказывать существенное влияние на их цвет.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Свежие комментарии