Interior dari dua raksasa gas, Jupiter dan Saturnus, adalah tempat yang cukup ekstrim. Biasanya ketika kita memikirkan logam cair, kita memiliki pemikiran tentang merkuri cair pada suhu kamar (atau logam cair T-1000 yang dipasang kembali yang diperankan oleh Robert Patrick dalam film tersebut). Terminator 2), jarang kita menganggap dua elemen paling melimpah di Semesta sebagai logam cair dalam kondisi tertentu. Namun, inilah yang diklaim oleh tim fisikawan dari UC Berkley; helium dan hidrogen dapat bercampur menjadi satu, dipaksa oleh tekanan besar di dekat inti Jupiter dan Saturnus, membentuk paduan logam cair, mungkin mengubah persepsi kita tentang apa yang ada di bawah badai Yovian itu ...
Biasanya ahli fisika dan kimiawan planet memfokuskan sebagian besar perhatian mereka pada karakteristik unsur paling melimpah di Semesta: hidrogen. Memang, lebih dari 90% Jupiter dan Saturnus adalah hidrogen juga. Tetapi di dalam atmosfer gas raksasa ini bukanlah atom hidrogen yang sederhana, itu adalah gas hidrogen diatomik yang sangat kompleks (yaitu molekul hidrogen, H2). Jadi, untuk memahami dinamika dan sifat bagian dalam planet paling masif di Tata Surya kita, para peneliti dari UC Berkley dan London sedang mencari unsur yang jauh lebih sederhana; gas paling berlimpah kedua di Semesta: helium.
Raymond Jeanloz, seorang profesor di UC Berkeley, dan timnya telah menemukan karakteristik helium yang menarik pada tekanan ekstrem yang dapat dilakukan di dekat inti Jupiter dan Saturnus. Helium akan membentuk paduan logam cair bila dicampur dengan hidrogen. Keadaan materi ini dianggap langka, tetapi temuan baru ini menunjukkan paduan logam helium cair mungkin lebih umum daripada yang kita duga sebelumnya.
“Ini adalah terobosan dalam hal pemahaman kita tentang bahan, dan itu penting karena untuk memahami evolusi jangka panjang dari planet, kita perlu tahu lebih banyak tentang sifat-sifatnya jauh di lubuk hati. Temuan ini juga menarik dari sudut pandang memahami mengapa bahan adalah cara mereka, dan apa yang menentukan stabilitas mereka dan sifat fisik dan kimianya. " - Raymond Jeanloz.
Jupiter misalnya memberikan tekanan besar pada gas-gas di atmosfernya. Karena massa yang besar, seseorang dapat mengharapkan tekanan hingga 70 juta atmosfer Bumi (tidak, itu tidak cukup untuk memulai fusi…), menciptakan suhu inti antara 10.000 hingga 20.000 K (itu 2-4 kali lebih panas daripada Photosphere Sun!). Jadi helium dipilih sebagai elemen untuk dipelajari di bawah kondisi ekstrem ini, gas yang membentuk 5-10% dari materi yang dapat diamati Alam Semesta.
Menggunakan mekanika kuantum untuk menghitung perilaku helium di bawah tekanan dan suhu ekstrem yang berbeda, para peneliti menemukan bahwa helium akan berubah menjadi logam cair pada tekanan yang sangat tinggi. Biasanya, helium dianggap sebagai gas tidak berwarna dan transparan. Dalam kondisi atmosfer Bumi ini benar. Namun, itu berubah menjadi makhluk yang sama sekali berbeda di 70 juta atmosfer Bumi. Daripada menjadi gas isolasi, itu berubah menjadi zat logam cair konduktif, lebih seperti merkuri, "hanya kurang reflektif, "Tambah Jeanloz.
Hasil ini mengejutkan karena selalu dipikirkan bahwa tekanan besar membuatnya lebih sulit untuk unsur-unsur seperti hidrogen dan helium menjadi seperti logam. Ini karena suhu tinggi di lokasi seperti inti Jupiter menyebabkan peningkatan getaran dalam atom, sehingga membelokkan jalur elektron yang mencoba mengalir dalam materi. Jika tidak ada aliran elektron, materi menjadi isolator dan tidak bisa disebut "logam."
Namun, temuan baru ini menunjukkan bahwa getaran atom di bawah tekanan semacam ini sebenarnya memiliki efek kontra-intuitif dalam menciptakan jalur baru bagi elektron untuk mengalir. Tiba-tiba helium cair menjadi konduktif, artinya itu adalah logam.
Dalam twist lain, diperkirakan bahwa logam cair helium dapat dengan mudah bercampur dengan hidrogen. Fisika planet memberi tahu kita bahwa ini tidak mungkin, hidrogen dan helium terpisah seperti minyak dan air di dalam tubuh raksasa gas. Tetapi tim Jeanloz telah menemukan bahwa kedua elemen tersebut sebenarnya dapat bercampur, menciptakan paduan logam cair. Jika ini masalahnya, beberapa pemikiran ulang yang serius tentang evolusi planet perlu dilakukan.
Baik Jupiter dan Saturnus melepaskan lebih banyak energi daripada yang diberikan Matahari, artinya kedua planet menghasilkan energi mereka sendiri. Mekanisme yang diterima untuk ini adalah kondensasi tetesan helium yang jatuh dari atmosfer atas planet dan ke inti, melepaskan potensi gravitasi ketika helium jatuh sebagai "hujan." Namun, jika penelitian ini terbukti menjadi kasusnya, interior raksasa gas cenderung jauh lebih homogen daripada yang diperkirakan sebelumnya yang berarti tidak akan ada tetesan helium.
Jadi tugas selanjutnya untuk Jeanloz dan timnya adalah menemukan sumber tenaga alternatif yang menghasilkan panas di inti Jupiter dan Saturnus (jadi jangan menulis ulang buku teks dengan cukup ...)
Sumber: UC Berkeley
