Gāzmetāls
Publicēts: 8.08.2008
Ja izdzirdat vārdus ūdeņradis un hēlijs, tad noteikti tie neasociējas ar metālu, bet gan ar gāzi. Izrādās, ka noteiktos apstākļos abas gāzes veido savdabīgu metālisku maisījumu. Tālu šī vieta nav jāmeklē, tikai jānokļūst līdz Jupitera vai Saturna dzīlēm.
Starptautiska zinātnieku komanda tikko publicēja pētījumu rezultātus, ka gan Saturna, gan Jupitera dzīlēs atrodams dīvains, metālisks brūvējums.
Izrādās, ka metāliskais hēlijs nav tāda raritāte, kā agrāk tika uzskatīts. Šis fizikālais stāvoklis iegūstams pie konkrēta spiediena, kāds ir sastopams milzu gāzveida planētu centrā. Hēlijs tur sajaucas ar ūdeņradi un izveidojas šķidrs, metālisks sakausējums.
"Šis ir sensacionāls atklājums materiālu zinātnē, kas palīdzēs izprast planētu evolūciju ilgtermiņā," pastāstīja astronomijas profesors Reimonds Dženlozs no Kalifornijas universitātes.
Dženlozs pēta spiedienus, kas desmitiem miljonus reižu pārsniedz Zemes atmosfēras spiedienu. Tādi apstākļi ir atrodami Jupitera un Saturna iekšienē. Zemes kodolā, kas ir mazs un blīvs, spiediens ir aptuveni 3,5 miljons reižu lielāks nekā atmosfēras spiediens. Jupitera kodolā spiediens ir 70 miljonus reižu lielāks. Temperatūra abu gāzveida milzu planētu kodolos ir 10 000 līdz 20 000 grādi pēc Celsija, kas ir 2 līdz 4 reizes karstāk nekā Saules virsma.
Dženlozs un viņa līdzautors, zemes zinātņu profesors Larss Stiksrūds no Londonas universitātes koledžas pētīja, kas notiek ar hēliju šādos ekstrēmos apstākļos.
Lielākajā daļā gāzveida planētu pētījumos fokusējas uz ūdeņradi, jo tas ir dominējošais elements gan šajās planētās, gan visā visumā. Spiediena un temperatūras izpētei ūdeņradis ir sarežģīts elements, jo tam ir tendence veidot molekulas, kurās savstarpēji saistās divi atomi. Tādēļ kā pētījuma objekts tika izvēlēts vienkāršāks elemets - hēlijs, kas ir otrais izplatītākais elements, kas sastāda 5 līdz 10% no zināmā visuma. Izmantojot kvantu mehānikas teorijas, zinātnieki modelēja hēlija uzvedību dažādos spiedienos un temperatūrās.
Zemes apstākļos hēlijs ir bezkrāsaina, caurspīdīga, elektrību nevadoša gāze. Kad uz to iedarbojas milzīgs spiediens, kāds sastopams gāzveida planētu kodolos, tas sašķidrinās un kļūst līdzīgs dzīvsudrabam.
"Varat iedomāties šo šķidrumu kā dzīvsudrabu, tikai ar mazāk atstarojošu virsmu," piebilda Dženlozs.
Atradums ir pārsteidzošs, jo zinātnieki uzskatīja, ka augstās temperatūrās un liela spiediena apstākļos hēlija un tam līdzīgo elementu metalizācija noris daudz grūtāk, nevis vieglāk. Metāla viena no raksturīgākajām īpašībām ir tā spēja vadīt elektrību.
"Lielā karstumā atomi haotiski joņo apkārt un mēs iedomājamies, ka tādēļ elektroniem būs grūtāk pārvietoties," stāstīja Dženlozs. Izrādās, ka šajos apstākļos elektroni pārvietojas pavisam savādāk.
Pavisam nesen zinātnieki atklāja, ka ūdeņradis metalizējas pie zemāka spiediena un temperatūrām, nekā agrāk tika uzskatīts. Viena no nozares dogmām apgalvoja, ka ūdeņraža un hēlija īpašības gāzveida planētās ir atšķirīgas un šie elementi tur nesajaucas. Jaunākie pētījumi liecina, ka visticamāk, ka šie elementi sajaucas, veidojot šķidru, metālisku sakausējumu.
Dženloza un Stiksrūda atklājums "pamodināja" vēl vienu gāzveida milžu noslēpumu, kuram zinātnieki jau bija izdomājuši atbildi, proti, Saturns un Jupiters izstaro daudz vairāk enerģijas, nekā saņem no Saules. Viena no vadošajām teorijām apgalvoja, ka hēlijs kondensējas planētas atmosfērā un uz planētas centru līst "hēlija lietus", atbrīvojot gravitācijas enerģiju. Iespēja, ka hēlijs un ūdeņradis varētu būt cieši sajaukušies, lietus teoriju izslēdz no iemeslu loka.
"Tagad mums šis enerģijas avots jāmeklē citur," piebilda Stiksrūds.
UC Berkele
Komentāri
