Dujų gigantuose gali būti trečios būsenos, „tamsiojo“, vandenilio sluoksnis

Jei taip iš tiesų yra, galimybė tirti tamsųjį vandenilį laboratorijoje gali suteikti naujų įžvalgų apie tai, kaip dujų gigantai spinduliuoja šilumą ir kuria magnetinius laukus.

„Šis tamsiojo vandenilio sluoksnis buvo netikėtas ir nederantis su modeliais, kurie, mūsų nuomone, turėjo aprašyti vandenilio dujų virtimą metalu dangaus kūnuose,“ pasakojo komandos narys Alexander Goncharov, iš Carnegie Mokslų instituto Washingtone, DC. „Šis stebėjimas galėtų paaiškinti, kaip karštis gali lengvai pasišalinti iš tokių milžinų, kaip Saturnas.“

Nors vandenilis – labiausiai paplitęs elementas Visatoje, dar daug ko apie jį nežinome. Mokslininkams žinomos dvi vandenilio formos – molekulinis, prie kurio esame įpratę Žemėje, ir metalinis vandenilis gigantiškų planetų branduoliuose, kur jis suspaudžiamas taip, kad tampa skystu metalu, kuriuo elektros srovė teka be varžos.

Dabar jie laboratorijoje sukūrė trečiąją vandenilio formą, esančią tarp šių dviejų.

Kadangi naujasis tamsusi vandenilis egzistuoja tarp metalo ir dujų, tyrėjai mano, kad jis galėtų būti įsitaisęs tarp molekulinio vandenilio sluoksnio Jupiterio (ir panašių planetų) paviršiuje ir metalinio vandenilio jo branduolyje.

Taip manoma, nes tarpinė vandenilio fazė nepraleidžia ir neatspindi regimosios šviesos, bet praleidžia infraraudonąjį spinduliavimą, paprasčiau – karštį. Jis, nors ir labai prastai, praleidžia elektros srovę, kas galėtų paaiškinti apie planetą kuriamus magnetinius laukus.

Tai gan svarbu, nes kol kas nedaug žinome, kaip vandenilį veikia itin aukštos temperatūros ir slėgis. Siekdama tai išsiaiškinti, komanda simuliavo sąlygas, kur slėgis 1,5 miljono kartų didesnis už atmosferos slėgį, o temperatūra 5538 °C.

Kaip Gizmag pranešė Michael Franco, komanda atkūrė tokias sąlygas, lazeriu kaitindami deimantinį priekalą, taip labai stipriai suspausdami vandenilį. Prietaise naudojami du deimantiniai galiukai, kuriais galima išgauti slėgį, smarkiai viršijantį esantį Žemėje, ir veikiau primenantį slėgius, esančius Jupiteryje.

Anksčiau šiais metais, Edinburgho universiteto (JK) mokslininkams pavyko gauti metalinę vandenilio formą, suspaudžiantį jį 3,25 milijonus kartų aukštesniu slėgiu, nei Žemės atmosferos. Tai buvo dar vienas žingsnis, padėsiantis išsiaiškinti Saulės sistemos dujų gigantų veikimą.

Gausiausias Visatos elementas (sudarantis tris ketvirčius jos regimos masės), taipogi yra ir paprasčiausias, – kiekviename atome yra vienas elektronas. Aukštame slėgyje vandenilio molekulės (H₂) ima skilti į atskirus atomus, o atomų elektronai ima elgtis panašiai, kaip metalų.

Šie nauji atradimai pasirodė, praėjus vos mėnesiui po to, kai tyrėjai, dirbantys su Labai dideliu masyvu Niu Meksike (Very Large Array) aptiko vandenilį galaktikoje už 5 milijardų šviesmečių.

Tyrimas publikuotas Physical Review Letters