Hampir lima miliar tahun yang lalu, planet-planet gas raksasa yang dibentuk oleh Jupiter dan Saturnus, tampaknya dengan cara yang sangat berbeda.
Demikian kata seorang ilmuwan di Laboratorium Nasional Los Alamos, University of California, yang menciptakan model komputer lengkap berdasarkan eksperimen di mana unsur hidrogen terkejut dengan tekanan hampir sama besarnya dengan yang ditemukan di dalam dua planet.
Bekerja dengan kolega Prancis, Didier Saumon dari Divisi Fisika Terapan Los Alamos menciptakan model yang menetapkan bahwa unsur-unsur berat terkonsentrasi di inti masif Saturnus, sementara unsur-unsur yang sama dicampur di seluruh Jupiter, dengan sangat sedikit atau tidak ada inti pusat sama sekali. Penelitian yang diterbitkan dalam Astrophysical Journal minggu ini, menunjukkan bahwa elemen-elemen refraktori seperti besi, silikon, karbon, nitrogen dan oksigen terkonsentrasi di inti Saturnus, tetapi tersebar di Jupiter, yang mengarah pada hipotesis bahwa mereka terbentuk melalui proses yang berbeda.
Saumon mengumpulkan data dari beberapa percobaan kompresi goncangan baru-baru ini yang menunjukkan bagaimana hidrogen berperilaku sejuta kali lebih besar daripada tekanan atmosfer, mendekati yang hadir dalam raksasa gas. Eksperimen ini - dilakukan selama beberapa tahun terakhir di laboratorium nasional AS dan di Rusia - untuk pertama kalinya mengizinkan pengukuran akurat dari apa yang disebut persamaan keadaan cairan sederhana, seperti hidrogen, dalam tekanan tinggi dan kepadatan tinggi ranah tempat ionisasi terjadi untuk deuterium, isotop yang terbuat dari atom hidrogen dengan neutron tambahan.
Bekerja dengan T. Guillot dari Observatoire de la Cote d'Azur, Prancis, Saumon mengembangkan sekitar 50.000 model berbeda dari struktur internal dari dua planet gas raksasa yang mencakup setiap variasi yang dimungkinkan oleh pengamatan astrofisika dan eksperimen laboratorium.
"Beberapa data dari penyelidikan planet sebelumnya memberi kami informasi tidak langsung tentang apa yang terjadi di dalam Saturnus dan Jupiter, dan sekarang kami berharap untuk belajar lebih banyak dari misi Cassini yang baru saja tiba di orbit Saturnus," kata Saumon. "Kami hanya memilih model komputer yang sesuai dengan pengamatan planet."
Jupiter, Saturnus, dan planet-planet raksasa lainnya terbuat dari gas, seperti matahari: Mereka sekitar 70 persen hidrogen berdasarkan massa, dengan sisanya sebagian besar helium dan sejumlah kecil unsur yang lebih berat. Oleh karena itu, struktur interiornya sulit untuk dihitung karena persamaan keadaan hidrogen pada tekanan tinggi tidak dipahami dengan baik.
Saumon dan Guillot membatasi model komputer mereka dengan data dari percobaan deuterium, sehingga mengurangi ketidakpastian sebelumnya untuk persamaan keadaan hidrogen, yang merupakan bahan utama yang diperlukan untuk meningkatkan model struktur planet-planet dan bagaimana mereka terbentuk.
"Kami mencoba memasukkan setiap variasi yang mungkin yang mungkin diizinkan oleh data eksperimental pada kompresi kejut deuterium," jelas Saumon.
Dengan memperkirakan jumlah total unsur-unsur berat dan distribusinya di dalam Jupiter dan Saturnus, model-model tersebut memberikan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana planet-planet terbentuk melalui pertambahan unsur-unsur hidrogen, helium, dan padat dari nebula yang berputar mengelilingi matahari miliaran tahun lalu. .
"Ada kesepakatan umum bahwa inti Saturnus dan Jupiter berbeda," kata Saumon. “Apa yang baru di sini adalah seberapa lengkap model-model ini. Kami telah berhasil menghilangkan atau mengkuantifikasi banyak ketidakpastian, jadi kami memiliki kepercayaan yang jauh lebih baik dalam kisaran di mana data aktual akan jatuh untuk hidrogen, dan oleh karena itu untuk logam refraktori dan elemen lainnya.
"Meskipun kami tidak bisa mengatakan model kami tepat, kami tahu betul seberapa tepat mereka," tambahnya.
Hasil-hasil dari model-model ini akan membantu memandu pengukuran yang akan diambil oleh Cassini dan wahana antariksa antarplanet yang akan datang ke Jupiter.
Laboratorium Nasional Los Alamos dioperasikan oleh University of California untuk Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (NNSA) dari Departemen Energi AS dan bekerja dalam kemitraan dengan laboratorium nasional NNSA's Sandia dan Lawrence Livermore untuk mendukung NNSA dalam misinya.
Los Alamos mengembangkan dan menerapkan sains dan teknologi untuk memastikan keamanan dan keandalan pencegah nuklir AS; mengurangi ancaman senjata pemusnah massal, proliferasi, dan terorisme; dan menyelesaikan masalah nasional dalam pertahanan, energi, lingkungan, dan infrastruktur.
Sumber Asli: Siaran Berita Los Alamos
