Loading color scheme

Измерения коэффициентов непрозрачности и проводимости у благородных газов во внутренних частях планет и звезд

Opacity and conductivity measurements in noble gases at conditions of planetary and stellar interiors. R. Stewart McWilliams, D. Allen Dalton, Zuzana Konôpková, Mohammad F. Mahmood, Alexander F. Goncharov. PNAS. 2015. Vol. 112. No 26. Р. 7925–7930.

Благородные газы являются важнейшими составляющими газовых планет и звезд. Сегрегируясь в атмосфере в виде капель или слоев, они активно влияют на термальные, химические и структурные процессы, происходящие на этих небесных телах. Авторы провели измерения оптических свойств благородных газов в разогретых лазером ячейках с алмазными наковальнями. При высоких температурах и давлениях (4000–15000 K, 15–52 ГПа) у плотного гелия, неона, аргона и ксенона наблюдался переход от диэлектриков к проводникам, сопровождающийся потерей прозрачности. Это значит, что  вблизи ядер газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, благородные газы будут вести себя как проводники электричества. Авторы утверждают, что данный процесс напрямую связан с возможностью гелия и неона растворяться в жидком водороде, в обилии присутствующем вблизи ядер газовых гигантов. В статье дается также возможное объяснение того, почему Сатурн испускает гораздо больше тепла, чем того можно было бы ожидать от таких планет на данной стадии их развития. Выяснилось, что все дело в меняющихся свойствах гелия – на поверхности он ведет себя как диэлектрик, а в центре Сатурна, где давление больше, – как проводник. Кроме того, на его свойства оказывает влияние концентрация водорода. В случае как Сатурна, так и Юпитера, внутреннего давления и температуры достаточно для растворения ставшего проводником гелия в проводящем же водороде. Однако, в отличие от Юпитера, Сатурн не обеспечивает условий, достаточных для превращения неона в проводник, что значительно ограничивает его смешиваемость с водородом. В результате, ядро Сатурна, скорее всего, окружено океаном жидкого неона, предотвращающим его эрозию и перемешивание с внешними слоями атмосферы. Ядро же Юпитера за счет диффузии теряет плотность и становится холоднее.

В.В. Стрекопытов