Em três dias, 04 de julho, a sonda Juno vai chegar em Júpiter, o culminar de uma viagem de cinco anos, bilhões de dólares. É missão: to peer profundamente dentro do gigante de gás e desvendar sua origem e evolução. Um dos maiores mistérios que cercam Júpiter é como ela gera seu poderoso campo magnético, o mais forte no sistema solar.
Uma teoria é que cerca de metade do caminho para o núcleo de Júpiter, as pressões e as temperaturas tornam-se tão intensa que o hidrogênio que compõe 90 por cento do planeta - gás molecular na Terra - perde a preensão de seus elétrons e começa a comportar-se como um metal líquido. Oceanos de hidrogênio metálico líquido que cercam o núcleo de Júpiter explicaria seu poderoso campo magnético.
Mas como e quando é que essa transição de gás para metal líquido ocorre? Como ele se comporta? Os investigadores esperam que Juno irá lançar alguma luz sobre este estado exótico de hidrogênio - mas não precisa viajar todo o caminho de Júpiter para estudá-lo.
Quatrocentos milhões de milhas de distância, em uma pequena sala sem janelas no porão de Lyman laboratório em Oxford Street, em Cambridge, Massachusetts, houve, por uma fração de uma fração de segundo, um pequeno pedaço de Júpiter.
No início deste ano, em um experimento sobre cinco pés de comprimento, pesquisadores da Universidade de Harvard dizem que eles observaram evidências da transição abrupta de hidrogênio a partir de isolante líquido para metal líquido. É um dos primeiros tempos de uma tal transição foi já observados em qualquer experiência.
"Isso é ciência planetária no banco", disse Mohamed Zaghoo, a NASA Terra e do Espaço Ciência Fellow na Harvard John A. Paulson Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS). "A questão de como as transições de hidrogênio em um estado metálico - mesmo que seja uma transição abrupta ou não - tem enormes implicações para a ciência planetária Como transições de hidrogênio no interior de Júpiter, por exemplo, diz muito sobre a evolução, da temperatura e da. estrutura desses interiores gigantes de gás ".
No experimento, Zaghoo, Ashkan Salamat, e altos autor Isaac Silvera, o Thomas D. Cabot Professor de Ciências Naturais, recriou as pressões e temperaturas extremas de Júpiter, apertando uma amostra de hidrogénio entre duas pontas de diamante, cerca de 100 mícrons de largura, e disparar rajadas curtas de laser de intensidade crescente para elevar a temperatura.
Esta configuração experimental é significativamente mais pequeno e mais barato do que outras técnicas actuais para gerar hidrogénio metálico, a maioria dos quais dependem de enormes armas ou lasers que geram ondas de choque ao calor e pressurizar hidrogénio.
A transição de líquido para hidrogénio metálico acontece muito rapidamente para os olhos humanos e para observar a amostra dura apenas uma fracção de segundo antes de se deteriorar. Assim, em vez de observar a própria amostra para a evidência da transição, os lasers da equipe assistiu apontou para a amostra. Quando a transição de fase ocorreram, os lasers reflectida abruptamente.
"Em algum ponto, o hidrogênio de forma abrupta transição de um isolante, estado transparente, como o vidro, a um estado metálico brilhante que a luz refletida, como cobre, ouro ou qualquer outro metal," disse Zaghoo. "Porque esta experiência, ao contrário de experiências onda de choque, não é destrutiva, poderíamos executar o experimento continuamente, fazendo medições e monitoramento durante semanas e meses para aprender sobre a transição."
"Este é o sistema atômico mais simples e mais fundamental, contudo teoria moderna tem grandes variações nas previsões para a pressão de transição", disse Silvera. "Nossa observação serve como um guia fundamental para a teoria moderna."
Os resultados representam o culminar de décadas de investigação por parte do grupo Silvera. Os dados recolhidos poderia começar a responder a algumas das questões fundamentais sobre as origens do sistema solar.
hidrogênio metálico também tem ramificações importantes aqui na Terra, especialmente na ciência energia e materiais. "Um monte de pessoas estão falando sobre a economia do hidrogênio porque o hidrogênio é combustibly limpo e é muito abundante", disse Zaghoo. "Se você pode comprimir o hidrogênio em alta densidade, que tem uma grande quantidade de energia compactado para ele."
"Como um combustível de foguete, hidrogênio metálico iria revolucionar foguetes como agente propulsor de uma ordem de magnitude mais poderoso do que qualquer produto químico conhecido", disse Silvera. "Isso pode reduzir o tempo que leva para chegar a Marte a partir de nove meses para cerca de dois meses, transformando perspectivas de empreendimentos espaciais humanos."
hidrogénio metálico pode ser usado para fazer a temperatura ambiente ou mesmo mais elevada que a temperatura ambiente super-condutores. A missão Juno caminha lado a lado com experimentos de laboratório em hidrogênio metálico, disse Zaghoo. "As medições do campo magnético de Júpiter que Juno estará coletando está directamente relacionada com os nossos dados", disse ele."Nós não estamos em concorrência com a NASA, mas, de certa forma, temos a Júpiter em primeiro lugar."
Na imagem Observatório Gemini no topo da página, branca indica características da nuvem em altitudes relativamente elevadas; azul indica estruturas de nuvem mais baixos; e vermelho ainda representa características mais profundas nuvem.As duas manchas vermelhas aparecem mais branco do que tinto, porque os seus topos pairar acima das nuvens circunvizinhas. Também importante é a neblina estratosférico polar, o que torna Jupiter brilhante perto do poste. Outras pequenas manchas brancas são regiões de nuvens altas, como thunderheads imponentes. Na luz visível Jupiter parece alaranjado, mas no infravermelho próximo a cor azul é devido a características de absorção fortes. Os azuis de nível médio nuvens também estão mais próximos do que se veria em uma imagem de luz visual.
O Galaxy diário via Universidade de Harvard
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