Одна из самых больших неизвестных — это его трансформация под воздействием экстремальных давлений и температур, обнаруживаемых внутри планет-гигантов, где он сжимается, пока не станет жидким металлом, способным проводить электричество. В новой работе, опубликованной в Physical Review Letters Александра Гончарова из Карнеги и Стюарта Мак-Вильямса из Эдинбургского университета, измеряются условия, при которых водород претерпевает этот переход в лаборатории, и находит промежуточное состояние между газом и металлом, которое они называют «темным водородом».На поверхности планет-гигантов, таких как Юпитер, водород представляет собой газ.
Но между этой газовой поверхностью и жидким металлическим водородом в ядре планеты лежит слой темного водорода, согласно результатам лабораторной имитации, проведенной командой.Используя нагретую лазером ячейку с алмазной наковальней для создания условий, которые могут быть обнаружены в недрах планет газовых гигантов, команда исследовала физику водорода в диапазоне давлений от 10 000 до 1,5 миллионов раз нормального атмосферного давления и до 10 000 градусов по Фаренгейту.Они обнаружили эту неожиданную промежуточную фазу, которая не отражает и не пропускает видимый свет, но пропускает инфракрасное излучение или тепло.
«Это наблюдение могло бы объяснить, как тепло может легко уйти от газовых планет-гигантов, таких как Сатурн», — пояснил Гончаров.Они также обнаружили, что этот промежуточный темный водород в некоторой степени металлический, что означает, что он может проводить электрический ток, хотя и плохо. Это означает, что он может играть роль в процессе, в котором перемешивание металлического водорода в газовых гигантских планетных ядрах создает магнитное поле вокруг этих тел, точно так же, как движение жидкого железа в ядре Земли создает и поддерживает наше собственное магнитное поле.
«Этот темный водородный слой был неожиданным и несовместимым с тем, что исследования моделирования заставили нас поверить в переход от газообразного водорода к металлическому водороду внутри небесных объектов», — добавил Гончаров.