2つのガスの巨人、木星と土星の内部はかなり極端な場所です。通常、液体金属について考えるとき、私たちは室温での液体水銀（またはロバートパトリックが映画で演じた液体金属T-1000の再組み立て）について考えています。 ターミネーター2）、特定の条件下では、宇宙で最も豊富な2つの元素が液体金属であるとはめったに考えません。それでも、これはカリフォルニア大学バークレー校の物理学者のチームが主張していることです。ヘリウムと水素は一緒に混じり合い、木星と土星のコア近くの大きな圧力によって強制され、液体金属合金を形成し、おそらく木星の嵐の下にあるものに対する私たちの認識を変える可能性があります…
通常、惑星の物理学者と化学者は、ほとんどの注意を宇宙で最も豊富な要素である水素の特性に集中させます。実際、木星と土星の両方の90％以上も水素です。しかし、これらの巨大ガスの大気内には単純な水素原子ではなく、驚くほど複雑な2原子水素ガス（すなわち、分子状水素、H2）。したがって、私たちの太陽系の中で最も巨大な惑星の内部のダイナミクスと性質を理解するために、UCバークレーとロンドンの研究者たちは、はるかに単純な要素を調べています。宇宙で2番目に豊富なガス：ヘリウム。
カリフォルニア大学バークレー校のレイモンドジャンロズ教授と彼のチームは、木星と土星のコアの近くに及ぼすことができる極度の圧力でのヘリウムの興味深い特性を明らかにしました。ヘリウムは水素と混合すると金属液体合金を形成します。この状態はまれであると考えられていましたが、これらの新しい発見は、液体金属ヘリウム合金が以前考えられていたよりも一般的である可能性を示唆しています。
“これは材料の理解という点で画期的なことであり、惑星の長期的な進化を理解するためには、惑星の特性についてさらに深く知る必要があるため、これは重要です。発見はまた、なぜ物質がそれらのようにあるのか、そして何がそれらの安定性とそれらの物理的および化学的特性を決定するのかを理解する観点からも興味深いです。」 – Raymond Jeanloz。
たとえば木星は、大気中のガスに非常に大きな圧力をかけます。質量が大きいため、地球の気圧が最大7000万気圧になると予想でき（いいえ、それは核融合を開始するには十分ではありません）、10,000〜20,000 Kのコア温度を生成します（これは、太陽の光球！）したがって、ヘリウムはこれらの極端な条件下で研究する元素として選択されました。これは、宇宙の観測可能な物質の5〜10％を構成するガスです。
量子力学を使用して、さまざまな極端な圧力と温度でのヘリウムの挙動を計算すると、ヘリウムは非常に高い圧力で液体金属に変わることがわかりました。通常、ヘリウムは無色透明の気体と考えられています。地球大気条件では、これは真実です。しかし、それは7000万地球大気で全く異なる生き物に変わります。絶縁ガスではなく、水銀のような導電性液体金属物質に変わります」反射が少ない」とJeanlozは付け加えました。
大規模な圧力により、水素やヘリウムなどの元素が金属のようになりにくくなると常に考えられてきたため、この結果は驚きです。これは、ジュピターのコアのような場所の高温により、原子の振動が増加し、材料を流れようとする電子の経路が偏向するためです。電子の流れがない場合、その物質は絶縁体になり、「金属」とは言えません。
ただし、これらの新しい発見は、これらの種類の圧力下での原子振動が、電子が流れるための新しい経路を作成するという直感に反する効果を実際に持っていることを示唆しています。突然、液体ヘリウムが導電性になり、金属になります。
別のひねりでは、ヘリウム液体金属は水素と容易に混合することができると考えられています。惑星物理学によれば、これは不可能であり、水素とヘリウムはガス巨大体の内部の油と水のように分離します。しかし、Jeanlozのチームは、2つの要素が実際に混合し、液体金属合金を生成する可能性があることを発見しました。これが事実である場合、惑星の進化のいくつかの深刻な再考を行う必要があります。
木星と土星はどちらも、太陽が提供するよりも多くのエネルギーを放出します。つまり、両方の惑星が独自のエネルギーを生成しています。このために受け入れられているメカニズムは、惑星の上部大気からコアに落下するヘリウムの液滴を凝縮させ、ヘリウムが「雨」として落下するときに重力ポテンシャルを解放することです。ただし、この研究が事実であることが証明された場合、ガスの巨大な内部は、以前に考えられていたよりもはるかに均質である可能性が高く、ヘリウムの液滴は存在しない可能性があります。
したがって、Jeanlozと彼のチームの次のタスクは、木星と土星のコアで熱を生成する代替電源を見つけることです（だからまだ教科書を書き直さないで…)
出典：UC Berkeley
