Физики «исследовали» недра газовых гигантов в лабораторных условиях

Лабораторные опыты позволили международной команде физиков исследовать водород в условиях, аналогичных недрам гигантских газовых планет, где он, по мнению ученых, находится в состоянии жидкого металла, способного проводить электричество. Результаты исследования представлены в журнале Science.

Водород – самый простой по своему строению (состоит из одного протона и одного электрона) и самый распространенный элемент во Вселенной. Но эта простота обманчива, и ученым еще многое предстоит узнать о нем, включая его поведение в условиях экстремальных давлений и температур.

Например, хотя водород на поверхности планет, таких как Юпитер и Сатурн, является газом, как и на Земле, считается, что глубоко в недрах этих гигантов он становится металлическим.

«Эта трансформация является предметом многолетних исследований в физике и планетарной науке», – рассказывает Питер Селлерс, ведущий автор исследования из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (США).

В своих опытах физики сконцентрировались на границе перехода водорода от газообразного состояния в жидкую металлическую фазу и рассмотрели, как изменяется его способность поглощать или отражать свет при давлении до 600 гигапаскалей (почти в 6 миллионов раз превышает нормальное атмосферное давление) и температуре около 1700 градусов Цельсия.

Они обнаружили, что при давлении примерно 150 гигапаскалей дейтерий (стабильный изотоп водорода) «переключается» с прозрачного на непрозрачный, поглощая, а не отражая свет. Проявление же отражательной способности, то есть металлических свойств, началось при давлении в 200 гигапаскалей.

«Чтобы построить лучшие модели экзопланетной архитектуры, переход водорода от газа к жидкой металлической фазе должен быть продемонстрирован и исследован опытным путем. Именно поэтому мы сосредоточили свое внимание на определении отражательной способности сжатого дейтерия, что приближает нас к пониманию этого важного процесса», – заключил Александр Гончаров, соавтор исследования из Института Карнеги в Вашингтоне (США).