Los interiores de los dos gigantes gaseosos, Júpiter y Saturno, son lugares bastante extremos. Por lo general, cuando pensamos en un metal líquido, tenemos pensamientos sobre el mercurio líquido a temperatura ambiente (o el reensamblaje del metal líquido T-1000 interpretado por Robert Patrick en la película Terminator 2), rara vez consideramos que dos de los elementos más abundantes en el Universo sean un metal líquido en ciertas condiciones. Y, sin embargo, esto es lo que un equipo de físicos de UC Berkley está reclamando; el helio y el hidrógeno se pueden mezclar, forzados por las presiones masivas cerca de los núcleos de Júpiter y Saturno, formando una aleación de metal líquido, posiblemente cambiando nuestra percepción de lo que hay debajo de esas tormentas jovianas ...
Por lo general, los físicos y químicos planetarios centran la mayor parte de su atención en las características del elemento más abundante en el Universo: el hidrógeno. De hecho, más del 90% de Júpiter y Saturno también es hidrógeno. Pero dentro de las atmósferas de estos gigantes gaseosos no está el simple átomo de hidrógeno, es el sorprendentemente complejo gas de hidrógeno diatómico (es decir, hidrógeno molecular, H2) Entonces, para comprender la dinámica y la naturaleza del interior de los planetas más masivos de nuestro Sistema Solar, los investigadores de UC Berkley y Londres están buscando un elemento mucho más simple; El segundo gas más abundante en el Universo: el helio.
Raymond Jeanloz, profesor de la Universidad de California en Berkeley, y su equipo han descubierto una característica interesante del helio a las presiones extremas que se pueden ejercer cerca de los núcleos de Júpiter y Saturno. El helio formará una aleación líquida metálica cuando se mezcle con hidrógeno. Se pensaba que este estado de la materia era raro, pero estos nuevos hallazgos sugieren que las aleaciones de helio de metal líquido pueden ser más comunes de lo que pensábamos anteriormente.
“Este es un avance en términos de nuestra comprensión de los materiales, y eso es importante porque para comprender la evolución a largo plazo de los planetas, necesitamos saber más sobre sus propiedades en el fondo. El hallazgo también es interesante desde el punto de vista de comprender por qué los materiales son como son y qué determina su estabilidad y sus propiedades físicas y químicas.. " - Raymond Jeanloz.
Júpiter, por ejemplo, ejerce una enorme presión sobre los gases en su atmósfera. Debido a su gran masa, uno puede esperar presiones de hasta 70 millones de atmósferas terrestres (no, eso no es suficiente para iniciar la fusión ...), creando temperaturas centrales de entre 10,000 y 20,000 K (eso es 2-4 veces más caliente que el ¡La fotosfera del sol!). Por lo tanto, se eligió el helio como elemento para estudiar en estas condiciones extremas, un gas que constituye el 5-10% de la materia observable del Universo.
Utilizando la mecánica cuántica para calcular el comportamiento del helio bajo diferentes presiones y temperaturas extremas, los investigadores descubrieron que el helio se convertirá en un metal líquido a una presión muy alta. Por lo general, se piensa que el helio es un gas incoloro y transparente. En condiciones de atmósfera terrestre esto es cierto. Sin embargo, se convierte en una criatura completamente diferente con 70 millones de atmósferas terrestres. En lugar de ser un gas aislante, se convierte en una sustancia metálica líquida conductora, más como el mercurio "solo menos reflexivo", Agregó Jeanloz.
Este resultado es sorprendente, ya que siempre se pensó que las presiones masivas dificultan que elementos como el hidrógeno y el helio se vuelvan metálicos. Esto se debe a que las altas temperaturas en lugares como el núcleo de Júpiter causan un aumento de las vibraciones en los átomos, lo que desvía los caminos de los electrones que intentan fluir en el material. Si no hay flujo de electrones, el material se convierte en un aislante y no puede llamarse un "metal".
Sin embargo, estos nuevos hallazgos sugieren que las vibraciones atómicas bajo este tipo de presiones en realidad tienen el efecto contraintuitivo de crear nuevos caminos para que fluyan los electrones. De repente, el helio líquido se vuelve conductor, lo que significa que es un metal.
En otro giro, se cree que el metal líquido de helio podría mezclarse fácilmente con hidrógeno. La física planetaria nos dice que esto no es posible, el hidrógeno y el helio se separan como el petróleo y el agua dentro de los cuerpos gigantes de gas. Pero el equipo de Jeanloz descubrió que los dos elementos en realidad podrían mezclarse, creando una aleación de metal líquido. Si este es el caso, es necesario hacer un replanteamiento serio de la evolución planetaria.
Tanto Júpiter como Saturno liberan más energía de la que proporciona el Sol, lo que significa que ambos planetas están generando su propia energía. El mecanismo aceptado para esto es condensar gotas de helio que caen de las atmósferas superiores de los planetas y hacia el núcleo, liberando potencial gravitacional a medida que el helio cae como "lluvia". Sin embargo, si se demuestra que esta investigación es el caso, es probable que el interior del gigante gaseoso sea mucho más homogéneo de lo que se pensaba anteriormente, lo que significa que no puede haber gotas de helio.
Entonces, la siguiente tarea para Jeanloz y su equipo es encontrar una fuente de energía alternativa que genere calor en los núcleos de Júpiter y Saturno (así que no vayan a reescribir los libros de texto todavía ...)
Fuente: UC Berkeley
