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氦雨可能落在木星和土星内部
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“我们的实验表明,在木星和土星的深处,氦液滴正从巨大的液态金属氢海洋中落下,”吉尔伯特(里普)柯林斯说。“下次你在夜空中仰望木星时,想想这是一件非常了不起的事情。” (来源:NASA/JPL/空间科学研究所) 分享这篇 文章 Facebook 推特 电子邮件 您可以在署名 4.0 国际许可下自由分享这篇文章。 标签 氦 木星 行星 土星 空间 大学 罗切斯特大学 新的激光实验揭示了支持主要由氢和氦组成的行星(例如木星和土星)内存在氦雨的证据。

科学家们在近 40 年前做出了这一预测,但实现检验这一假设所需的实验条件是不可能的。也就是说,直到现在。

发表在《自然》杂志上的新论文揭示的证据表明,氦雨——氦滴通过液态金属氢落下,很像水雨滴落入地球大气层——在一系列压力和温度条件下是可能的,这些条件反映了预期在行星内部发生的情况比如木星和土星。

这一发现将帮助科学家确定这些行星是如何形成的,并将提供对地球和太阳系演化的关键见解。

“我们的实验表明,在木星和土星的深处,氦液滴正从巨大的液态金属氢海洋中落下,”该实验室机械工程教授兼科学、技术和学者的副主任吉尔伯特 (里普) 柯林斯说。罗彻斯特大学的激光能量学 (LLE)。

“下次当你仰望夜空中的木星时,想想这是一件非常了不起的事情。这项工作将帮助我们更好地了解木星的性质和演化,这一点尤为重要,因为长期以来,木星一直被认为是一种太空垃圾收集器——保护我们在太阳系中的星球。”

为了达到土星和木星等行星内部预期的压力和温度条件,研究人员在金刚石砧座中预压缩氦和氢混合物,使其压力约为地球大气压力的 40,000 倍。然后,他们在 LLE 的 Omega 激光设施中使用 Omega 激光向样品发射强烈的冲击波,进一步压缩它们并将它们加热到数千度。

该团队使用一系列超快诊断工具测量了冲击速度、冲击压缩样品的光学反射率及其热辐射,发现样品的反射率并没有随着冲击压力的增加而平滑增加,在大多数样本中,研究人员使用类似的测量方法进行研究。

相反,他们发现观察到的反射率信号存在不连续性,这表明样品的电导率发生了突然变化,这是氦气和氢气混合物正在分离的特征。当氦与氢分离时,它会形成液滴——很像油和水的混合物中形成的油滴——氦有可能沉淀成氦雨。

由于微妙的量子效应,对分层过程进行数值模拟具有挑战性,但研究人员进行的实验将为未来的理论和数值模拟提供关键基准。该团队将继续改进他们的测量,以提高对极端条件下材料的理解。

其他研究人员来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室、法国替代能源和原子能委员会 (CEA) 以及加州大学伯克利分校。

Lawrence Livermore 的实验室指导研发计划、国家科学基金会物理前沿计划和能源部科学办公室资助了这项工作。

资料来源:罗彻斯特大学

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