El hidrógeno metálico es uno de los materiales más raros de la Tierra, sin embargo, más del 80 por ciento de los planetas, incluidos Júpiter, Saturno y cientos de planetas extrasolares, están compuestos de esta forma exótica de materia.
Su abundancia en nuestro sistema solar, a pesar de su rareza en la Tierra, hace que el hidrógeno metálico sea un foco intrigante para los investigadores del Laboratorio de Energética Láser LLE de la Universidad de Rochester que estudian la formación y evolución de los planetas, incluyendo cómo los planetas tanto adentro como adentrofuera de nuestro sistema solar forman escudos magnéticos.
"El hidrógeno metálico es la forma de materia más abundante en nuestro sistema planetario", dice Mohamed Zaghoo, investigador asociado en el LLE. "Es una pena que no lo tengamos naturalmente aquí en la Tierra, pero en Júpiter, hayocéanos de hidrógeno metálico. Queremos descubrir cómo estos océanos dan lugar al enorme campo magnético de Júpiter ". Zaghoo y Gilbert 'Rip' Collins, profesor de ingeniería mecánica y física y director del programa de física de alta densidad de energía de Rochester,estudió la conductividad del hidrógeno metálico para desentrañar aún más los misterios del efecto dinamo, el mecanismo que genera campos magnéticos en planetas como la Tierra. Publicaron sus hallazgos en el Revista astrofísica .
CREANDO HIDRÓGENO METÁLICO EN EL LLE
Cada elemento actúa de manera diferente bajo presión y temperatura intensas. Calentar el agua, por ejemplo, genera un gas en forma de vapor de agua; congelarlo crea hielo sólido. El hidrógeno es normalmente un gas, pero a altas temperaturas y presiones - las condicionesque existen dentro de planetas como Júpiter: el hidrógeno adquiere las propiedades de un metal líquido y se comporta como un conductor eléctrico.
Aunque los científicos teorizaron durante décadas sobre la existencia de hidrógeno metálico, era casi imposible de crear en la Tierra ". Las condiciones para crear hidrógeno metálico son tan extremas que, aunque el hidrógeno metálico es abundante en nuestro sistema solar, solo se ha creadounos pocos lugares en la tierra ", dice Zaghoo." El LLE es uno de esos lugares ".
En el LLE, los investigadores usan el potente láser OMEGA para disparar pulsos a una cápsula de hidrógeno. El láser incide en la muestra, desarrollando una condición de alta presión y alta temperatura que permite que los átomos de hidrógeno fuertemente unidos se rompan. Cuando esto sucede, el hidrógeno se transforma de su estado gaseoso a un estado líquido brillante, muy parecido al elemento mercurio.
ENTENDER EL EFECTO DYNAMO
Al estudiar la conductividad del hidrógeno metálico, Zaghoo y Collins pueden construir un modelo más preciso del efecto dinamo, un proceso en el que la energía cinética de la conducción de fluidos en movimiento se convierte en energía magnética. Los gigantes gaseosos como Júpiter tienen un efecto muy poderosodinamo, pero el mecanismo también está presente en las profundidades de la Tierra, en el núcleo externo. Esta dinamo crea nuestro propio campo magnético, haciendo que nuestro planeta sea habitable al protegernos de las partículas solares dañinas. Los investigadores pueden mapear el campo magnético de la tierra, pero, porque la tierratiene una corteza magnética, los satélites no pueden ver lo suficiente dentro de nuestro planeta para observar la dinamo en acción. Júpiter, por otro lado, no tiene una barrera de corteza. Esto hace que sea relativamente más fácil para los satélites, como la sonda espacial Juno de la NASA, actualmenteen órbita alrededor de Júpiter, para observar las estructuras profundas del planeta, Collins dice: "Es muy humillante poder caracterizar uno de los estados más interesantes de la materia, el hidrógeno metálico líquido, sue en el laboratorio, use este conocimiento para interpretar datos satelitales de una sonda espacial y luego aplique todo esto a planetas extrasolares ".
Zaghoo y Collins centraron su investigación en la relación entre el hidrógeno metálico y el inicio de la acción de la dinamo, incluida la profundidad donde se forma la dinamo de Júpiter. Descubrieron que la dinamo de los gigantes gaseosos como Júpiter probablemente se originará más cerca de la superficie- donde el hidrógeno metálico es más conductor - que la dinamo de la Tierra. Estos datos, combinados con las revelaciones de Juno, pueden incorporarse en modelos simulados que permitirán una imagen más completa del efecto dinamo.
"Parte del mandato de la misión Juno era tratar de comprender el campo magnético de Júpiter", dice Zaghoo. "Una pieza complementaria clave para los datos de Juno es cuán conductivo es el hidrógeno a diferentes profundidades dentro del planeta. Necesitamos construiresto en nuestros modelos para hacer mejores predicciones sobre la composición y evolución del planeta actual "
Una mejor comprensión de los planetas en nuestro propio sistema solar también proporciona más información sobre el blindaje magnético de los exoplanetas fuera de nuestro sistema solar, y puede ayudar a determinar la posibilidad de vida en otros planetas. Las investigaciones han pensado durante mucho tiempo que los planetas con campos magnéticos sonZaghoo dice que es más capaz de mantener atmósferas gaseosas y, por lo tanto, es más probable que alberguen vida. "La teoría de la dinamo y los campos magnéticos son condiciones clave de habitabilidad. Cada año se descubren cientos de exoplanetas fuera de nuestro sistema solar y creemos que muchos de estos planetas soncomo Júpiter y Saturno. Todavía no podemos ir a estos planetas, pero podemos aplicar nuestro conocimiento sobre los supergigantes en nuestro propio sistema solar para hacer modelos de cómo podrían ser estos planetas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :