เกือบห้าพันล้านปีก่อนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดาวพฤหัสและดาวเสาร์ก่อตัวขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ละเอียดถี่ถ้วนจากการทดลองซึ่งไฮโดรเจนองค์ประกอบนั้นตกตะลึงต่อแรงกดดันเกือบเท่าที่พบในดาวเคราะห์ทั้งสอง
ทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานชาวฝรั่งเศส Didier Saumon แห่งแผนกฟิสิกส์ประยุกต์ของลอสอาลามอสได้สร้างแบบจำลองที่สร้างว่าองค์ประกอบหนักจะรวมอยู่ในแกนกลางขนาดใหญ่ของดาวเสาร์ในขณะที่องค์ประกอบเดียวกันนั้นผสมกันทั่วดาวพฤหัสบดี การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ของสัปดาห์นี้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของวัสดุทนไฟเช่นเหล็กซิลิคอนคาร์บอนไนโตรเจนและออกซิเจนมีความเข้มข้นในแกนกลางของดาวเสาร์ แต่ถูกกระจายในดาวพฤหัสบดีทำให้เกิดสมมติฐานผ่านกระบวนการต่าง ๆ
Saumon รวบรวมข้อมูลจากการทดลองอัดแรงกระแทกหลายครั้งเมื่อไม่นานมานี้ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนมีพฤติกรรมอย่างไรในการกดดันมากกว่าแรงดันบรรยากาศหนึ่งล้านเท่าใกล้กับผู้ที่อยู่ในยักษ์ก๊าซ การทดลองเหล่านี้ - ดำเนินการในช่วงหลายปีที่ผ่านมาที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาและในรัสเซีย - เป็นครั้งแรกที่ได้รับอนุญาตให้ทำการตรวจวัดสมการสถานะของของเหลวอย่างง่ายเช่นไฮโดรเจนภายในความดันสูงและความหนาแน่นสูง ดินแดนที่เกิดการแตกตัวเป็นไอออนสำหรับดิวทีเรียมไอโซโทปที่ทำจากอะตอมไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนเพิ่มขึ้น
ทำงานร่วมกับ T. Guillot แห่ง Observatoire de la Cote d 'Azur, ฝรั่งเศส, Saumon ได้พัฒนาแบบจำลองที่แตกต่างกันประมาณ 50,000 แบบภายในโครงสร้างของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์สองดวง
“ ข้อมูลจากยานสำรวจดาวเคราะห์ก่อนหน้านี้ให้ข้อมูลทางอ้อมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีและตอนนี้เราหวังว่าจะเรียนรู้เพิ่มเติมจากภารกิจของแคสสินีที่เพิ่งมาถึงวงโคจรของดาวเสาร์” Saumon กล่าว “ เราเลือกเฉพาะรุ่นคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมกับการสำรวจดาวเคราะห์”
ดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์และดาวเคราะห์ยักษ์ดวงอื่น ๆ ประกอบด้วยก๊าซเช่นดวงอาทิตย์พวกมันมีมวลไฮโดรเจนประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์โดยมวลส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เป็นฮีเลียมและองค์ประกอบที่หนักกว่าเล็กน้อย ดังนั้นโครงสร้างภายในของพวกเขาจึงยากต่อการคำนวณเนื่องจากสมการสถานะไฮโดรเจนที่ความกดดันสูงไม่เป็นที่เข้าใจกัน
Saumon และ Guillot ได้ จำกัด โมเดลคอมพิวเตอร์ด้วยข้อมูลจากการทดลองดิวเทอเรียมซึ่งจะช่วยลดความไม่แน่นอนก่อนหน้านี้สำหรับสมการสถานะไฮโดรเจนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่จำเป็นในการปรับปรุงแบบจำลองโครงสร้างของดาวเคราะห์และวิธีการสร้าง
“ เราพยายามที่จะรวมทุกรูปแบบที่เป็นไปได้ที่อาจได้รับอนุญาตจากข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับการบีบอัดของดิวทีเรียมช็อก” ไซมอนอธิบาย
โดยการประเมินปริมาณทั้งหมดของธาตุหนักและการกระจายตัวของมันภายในดาวพฤหัสและดาวเสาร์แบบจำลองให้ภาพที่ดีกว่าว่าดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไรผ่านการรวมตัวของไฮโดรเจนฮีเลียมและองค์ประกอบที่เป็นของแข็งจากเนบิวลาที่หมุนรอบดวงอาทิตย์หลายพันล้านปีที่ผ่านมา .
“ มีข้อตกลงทั่วไปที่แกนกลางของดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีแตกต่างกัน” Saumon กล่าว “ มีอะไรใหม่ที่นี่คือความสมบูรณ์ของแบบจำลองเหล่านี้ เราจัดการเพื่อกำจัดหรือประเมินความไม่แน่นอนจำนวนมากดังนั้นเราจึงมีความมั่นใจมากขึ้นในช่วงที่ข้อมูลจริงจะตกหล่นสำหรับไฮโดรเจนดังนั้นสำหรับโลหะทนไฟและองค์ประกอบอื่น ๆ
“ แม้ว่าเราไม่สามารถบอกได้ว่าแบบจำลองของเรามีความแม่นยำ แต่เรารู้ดีว่ามันไม่แม่นยำแค่ไหน” เขากล่าวเสริม
ผลลัพธ์เหล่านี้จากแบบจำลองจะช่วยชี้แนะการตรวจวัดที่ Cassini นำเสนอและยานสำรวจอวกาศที่เสนอในอนาคตไปยังดาวพฤหัสบดี
ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเพื่อการบริหารความปลอดภัยนิวเคลียร์แห่งชาติ (NNSA) ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาและทำงานร่วมกับห้องปฏิบัติการระดับชาติของ Sandia และ Lawrence Livermore ของ NNSA เพื่อสนับสนุนภารกิจของ NNSA
Los Alamos พัฒนาและใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของเครื่องยับยั้งนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา ลดการคุกคามของอาวุธที่มีอำนาจทำลายล้างสูงการเพิ่มจำนวนและการก่อการร้าย และแก้ปัญหาระดับชาติด้านการป้องกันพลังงานสิ่งแวดล้อมและโครงสร้างพื้นฐาน
แหล่งที่มาดั้งเดิม: Los Alamos News Release
