두 개의 가스 거인 인 목성과 토성의 내부는 매우 극단적 인 곳입니다. 일반적으로 액체 금속을 생각할 때 실온에서 액체 수은에 대해 생각했거나 필름에서 Robert Patrick이 연기 한 재 조립 액체 금속 T-1000 터미네이터 2), 우리는 우주에서 가장 풍부한 두 가지 원소가 특정 조건에서 액체 금속으로 간주되는 경우는 거의 없습니다. 그러나 이것은 UC 버클리의 물리학 자 팀이 주장하는 것입니다. 헬륨과 수소가 함께 혼합 될 수 있으며, 목성과 토성의 중심 근처에있는 엄청난 압력에 의해 액체 금속 합금이 형성되어 Jovian 폭풍 아래 놓여있는 것에 대한 우리의 인식이 바뀔 수 있습니다.
일반적으로 행성 물리학 자와 화학자들은 우주에서 가장 풍부한 원소 인 수소의 특성에 관심을 집중시킵니다. 실제로 목성과 토성의 90 % 이상이 수소이기도합니다. 그러나이 가스의 대기권 내에서 단순한 수소 원자가 아니라, 놀랍게도 복잡한 이원자 수소 가스 (즉, 분자 수소, H2). 따라서 UC 버클리와 런던의 연구원들은 우리 태양계에서 가장 거대한 행성 내부의 역학과 본질을 이해하기 위해 훨씬 간단한 요소를 찾고 있습니다. 우주에서 두 번째로 풍부한 가스 : 헬륨.
UC 버클리의 교수 인 레이몬드 lo 로즈 (Raymond Jeanloz) 교수와 그의 팀은 목성과 토성의 중심 근처에서 가해질 수있는 극심한 압력에서 헬륨의 흥미로운 특성을 발견했다. 헬륨은 수소와 혼합 될 때 금속성 액체 합금을 형성 할 것이다. 이 물질 상태는 드물 것으로 생각되었지만, 이러한 새로운 발견은 액체 금속 헬륨 합금이 이전에 생각했던 것보다 더 일반적 일 수 있음을 시사합니다.
“이것은 물질에 대한 우리의 이해 측면에서 획기적인 것이며, 행성의 장기 진화를 이해하려면 그들의 속성에 대해 더 깊이 알아야합니다. 그 결과는 왜 재료가 왜 그런지, 그리고 그들의 안정성과 물리적, 화학적 특성을 결정하는 이유를 이해한다는 관점에서 흥미 롭습니다.” – Raymond Jeanloz.
예를 들어 목성은 대기의 가스에 엄청난 압력을가합니다. 질량이 크기 때문에 최대 7 천만 개의 지구 대기압 (아니오, 융합을 시작하기에 충분하지 않은 압력)을 기대할 수 있으며, 10,000 ~ 20,000K의 코어 온도 (2-4 배 더 높음) 태양의 광구!). 따라서 우주의 관측 가능한 물질의 5-10 %를 구성하는 가스 인 이러한 극한 조건에서 연구 할 요소로 헬륨이 선택되었습니다.
다른 극압과 온도에서 헬륨의 거동을 계산하기 위해 양자 역학을 사용하여 연구자들은 헬륨이 매우 높은 압력에서 액체 금속으로 변할 것임을 발견했습니다. 일반적으로 헬륨은 무색의 투명한 가스로 생각됩니다. 지구 대기 조건에서 이것은 사실입니다. 그러나 7 천만 개의 지구 대기에서 완전히 다른 생물로 변합니다. 절연 가스가 아니라 수은과 같은 전도성 액체 금속 물질로 변합니다.덜 반사Jeanloz는 덧붙였다.
이 결과는 막대한 압력으로 인해 수소 및 헬륨과 같은 원소가 금속과 같은 것을 만들기가 더 어려워진다는 생각에 항상 놀랐습니다. 이는 목성의 핵과 같은 위치에서 고온이 원자의 진동을 증가시켜 전자가 물질로 흐르려고하는 경로를 편향시키기 때문입니다. 전자 흐름이 없으면 재료는 절연체가되어 "금속"이라고 부를 수 없습니다.
그러나, 이러한 새로운 발견은 이러한 종류의 압력 하에서 원자 진동이 실제로 전자가 흐르도록 새로운 경로를 만드는 반 직관적 인 효과를 가지고 있음을 시사합니다. 갑자기 액체 헬륨이 전도성이되어 금속임을 의미합니다.
또 다른 비틀림에서, 헬륨 액체 금속은 수소와 쉽게 혼합 될 수 있다고 생각된다. 행성 물리학은 이것이 불가능하다는 것을 말해줍니다. 수소와 헬륨은 가스 거대 몸체 내부의 기름과 물처럼 분리되어 있습니다. 그러나 Jeanloz의 팀은 두 원소가 실제로 혼합되어 액체 금속 합금을 만들 수 있음을 발견했습니다. 이것이 사실이라면, 행성 진화에 대한 진지한 재검토가 필요하다.
목성과 토성은 태양이 제공하는 것보다 더 많은 에너지를 방출하여 두 행성이 자체 에너지를 생성한다는 의미입니다. 이를 위해 허용되는 메커니즘은 행성의 상부 대기에서 코어로 떨어지는 헬륨 액 적이 응축되어 헬륨이 "비"로 떨어질 때 중력을 방출합니다. 그러나이 연구가 사실 인 것으로 밝혀지면 가스 거대 내부는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 균일 할 가능성이 높으며 이는 헬륨 방울이 없다는 것을 의미합니다.
Jeanloz와 그의 팀의 다음 과제는 목성과 토성의 핵심에서 열을 발생시키는 대체 전원을 찾는 것입니다.교과서를 다시 작성하지 마십시오…)
출처 : UC 버클리
