احتمالا باران هلیومی داخل زحل میدان مغناطیسی آن را شکل می‌دهد

فراديد/يک لايه داخلي غليظ از حباب‌هاي هليومي که به آرامي در حال باريدن هستند، مي‌تواند توضيحي براي ميدان مغناطيسي تقريبا همسوي زحل باشد. 

زحل تنها سياره‌اي است که ميدانيم ميدان مغناطيسي آن تقريبا به طور دقيقي با محور چرخش خودش همسو است. در آناليز‌هاي جديد از داده‌هاي جمع آوري شده در مدت زمان گردش‌هاي پاياني ماموريت کاسيني ناسا، ستاره شناسان پيشنهاد مي‌دهند که ماهيت بي نظير اين ميدان ممکن است يک لايه غليظ از "باران" هليومي باشد، که به آرامي بر روي هسته هيدروژن فلزي سياره مي‌بارد. دانشمندان معتقدند که اثر داينامو در چرخش و همرفت سيال رسانا باعث ايجاد ميدان‌هاي مغناطيسي سياره‌اي مي‌شود.به گزارش فراديد؛ فضاپيما‌هاي پايونير و وويجر در دهه‌هاي گذشته ميدان‌هاي مغناطيسي سيارات خارجي، به همراه جهت گيري آن‌ها را اندازه گيري کرده اند. اما داده‌هاي جديدتر مأموريت کاسيني نشان داده که حداکثر انحراف ممکن زحل استثنائا کم و زير ۰.۰۰۷ درجه است.

براي دهه‌ها، دانشمندان سياره‌اي تصور مي‌کردند که همرفت در فضاي داخلي زحل، ۹۹ ٪ هيدروژن و هليوم است. با اين حال، توزيع اين عناصر و حالات فيزيکي آن‌ها در داخل سياره ناشناخته مانده است. اکنون، داده‌هاي ماه‌هاي پاياني ماموريت کاسيني به دانشمندان کمک ميکند تا شرايط داخلي و توزيع موادي را که به ميدان مغناطيسي غيرمعمول زحل منجر مي‌شود، درک کنند.

يان و استنلي از دانشگاه جان هاپکينز با استفاده از اين داده‌ها نزديکترين مدل به مشاهدات را ايجاد کردند. در مدل آن‌ها فضاي داخلي زحل چهار لايه دارد. هسته داخلي، جامد يا احتمالا يک مايع طبقه طبقه و بدون همرفت است. اين لايه شامل سنگ و يخي است که در اطراف آن‌ها زحل متراکم شده و تقريبا از يک چهارم مسير هسته تا سطح، گسترش يافته است.
لايه بعدي هسته بيروني همرفتي از هيدروژن فلزي و هليوم حل شده در آن است که ميزبان داينامو سياره است. فشار و دما در اين لايه به حدي زياد است که ماده به حالتي غير معمول به نام سيال فوق بحراني در مي‌آيد؛ حالتي که نه گاز است نه مايع. اين لايه تا ۴۲ درصد مسير به سمت سطح، امتداد يافته است.
 
لايه سوم هم يک سيال فوق بحراني است، اما در آن هليوم در هيدروژن حل نمي‌شود و در عوض مانند روغن در آب، از آن جدا مي‌شود. اينجا جايي است که هليوم در ميان سيال هيدروژن مي‌بارد، البته بسيار آرام؛ پديده‌اي که پيش بيني شده بود، اما هيچ وقت مشاهده نشده بود.
 بارش هليومي فقط در فشار‌هاي بيشتر از يک مگابار (تقريبا يک ميليون برابر فشار اتمسفر زمين در سطح دريا)، اما در فشار‌هايي کمتر از هسته بسيار متراکم اتفاق مي‌افتد. در زحل اين جابه جايي در فاصله ۷۰ درصد از مسير به سمت سطح رخ مي‌دهد. در حالي که هيدروژن و هليوم در فشار‌هاي کمتر و نزديکتر به سطح با هم مخلوط شده و دوباره درون هسته با هم مخلوط مي‌شوند، در فشار يک ميليون اتمسفر مانند روغن و آب مخلوط نشدني هستند. هليوم، که حدود يک چهارم سيال را تشکيل مي‌دهد، حباب‌هايي را در داخل هيدروژن فلزي تشکيل ميدهد که در اعماق سياره فرو مي‌ريزند.

اين روند واقعا کند است. بارش هليوم چندان زياد نيست، زيرا به آرامي به لايه پاييني بارش مي‌رسد، جايي که فشار‌ها آنقدر زياد مي‌شوند تا هليوم تبديل به فلز شده و مي‌تواند در هيدروژن فلزي حل شود.

ناسا ماموريت جونو در مشتري را تا سال ۲۰۲۵ تمديد کرده است، که به گفته Cao اطلاعات دقيق‌تر و بيشتري درباره مشتري و زحل براي انجام سيارہ شناسي قياسي فراهم مي‌کند. اين مسئله منجر به درک بهتر از لايه‌هاي داخلي دو غول گازي مي‌شود و حقايق بيشتري درمورد شکل گيري کره زمين را در چهار و نيم ميليارد سال پيش روشن مي‌کند.
شبيه سازي باران هليومي زحل و مشتري
بخش زيادي از جو اين سيارات گازي بزرگ از هيدروژن و هليوم تشکيل شده است. مدت‌هاست دانشمندان پيش‌بيني کرده‌اند که تحت چنين شرايطي هليوم به شکل قطرات باران درآمده و بر روي سطح سياره سقوط مي‌کند، اما انجام آزمايشات براي بررسي آن‌ها دشوار بوده است.

اکنون به لطف محققان دانشگاه روچستر (Rochester)، برکلي (UC Berkeley)، آزمايشگاه ملي لارنس ليورمور (Lawrence Livermore) و کميسيون انرژي‌هاي جايگزين و انرژي اتمي فرانسه اين شرايط جوي و باران هليومي اين سيارات درون آزمايشگاه بازسازي شده است.

دانشمندان ابتدا با استفاده از سلول سندان الماس (DAC) که وسيله‌اي براي ايجاد فشار بالا است ترکيبي از هليوم و هيدروژن را به اندازه‌ي ۴۰ هزار برابر فشار جو زمين فشرده کردند. سپس به آن ليزر پرقدرت شکليک کردند که باعث ايجاد موج‌هايي قوي شد که اين ماده را بيشتر فشرده مي‌کرد. اين ترکيب تا دمايي بين چهار هزار ۴۲۵ تا ۹ هزار و ۹۲۵ درجه‌ي سانتي‌گراد گرم شد.
 
سپس زماني که محققان بازتاب سيگنال‌هاي به دست آمده را بررسي کردند مشاهده کردند که رسانايي الکتريکي در برخي نقاط به سرعت در حال تغيير است. اين بدان معناست که هليوم و هيدروژن در حال جدا شدن از هم هستند و در نتيجه هليوم‌ها به يکديگر متصل شده و تبديل به قطراتي مي‌شوند و در ميان هيدروژن‌ها قرار مي‌گيرند. درست همانطور که دانشمندان پيش‌بيني کرده بودند اين قطرات سنگين مانند باران فرو مي‌ريزند

گيلبرت کالينز (Gilbert Collins) نويسنده‌ي اصلي اين مقاله مي‌گويد: آزمايشات ما نشان مي‌دهد که قطرات هليوم به شکل باران بر روي سطح مشتري و زحل مي‌ريزند. اين تحقيقات به ما در درک بهتر ماهيت و تکامل مشتري کمک مي‌کند سياره‌اي که مدت‌ها از سياره ما در برابر اجرام فضايي محافظت کرده است.

هليوم تنها ماده‌ي عجيبي نيست که به صورت باران بر سطح سيارات ديگر مي‌بارد. ستاره‌شناسان پيش از اين شواهدي از بارش سنگ، الماس، ياقوت، آهن يا اکسيد تيتانيوم نيز يافته‌اند.

منبع: skyandtelescope

---

بازار

---

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar