Gần năm tỷ năm trước, các hành tinh khí khổng lồ Sao Mộc và Sao Thổ hình thành, dường như theo những cách hoàn toàn khác nhau.
Vì vậy, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia thuộc Đại học California, Los Angelesos, người đã tạo ra các mô hình máy tính toàn diện dựa trên các thí nghiệm trong đó nguyên tố hydro bị sốc với áp lực gần như lớn như những gì được tìm thấy bên trong hai hành tinh.
Làm việc với một đồng nghiệp người Pháp, Didier Saumon thuộc Phòng Vật lý Ứng dụng Los Alamos đã tạo ra các mô hình xác định rằng các nguyên tố nặng tập trung trong lõi khổng lồ Saturn, trong khi các yếu tố tương tự được trộn lẫn trong Sao Mộc, với rất ít hoặc không có lõi trung tâm. Nghiên cứu, được công bố trong tuần này Tạp chí Vật lý thiên văn, cho thấy các nguyên tố chịu lửa như sắt, silic, carbon, nitơ và oxy được tập trung trong lõi Saturn, nhưng được khuếch tán trong Sao Mộc, dẫn đến một giả thuyết rằng chúng được hình thành qua các quá trình khác nhau.
Saumon thu thập dữ liệu từ một số thí nghiệm nén sốc gần đây cho thấy cách hydro hoạt động ở áp suất lớn hơn một triệu lần so với áp suất khí quyển, tiếp cận những người có mặt trong các khối khí khổng lồ. Những thí nghiệm này - được thực hiện trong nhiều năm qua tại các phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ và ở Nga - lần đầu tiên cho phép đo chính xác cái gọi là phương trình trạng thái của chất lỏng đơn giản, như hydro, trong áp suất cao và mật độ cao vương quốc nơi xảy ra quá trình ion hóa đối với deuterium, đồng vị được tạo thành từ nguyên tử hydro có thêm neutron.
Làm việc với T. Guillot của Observatoire de la Côte dzAzur, Pháp, Saumon đã phát triển khoảng 50.000 mô hình khác nhau về cấu trúc bên trong của hai hành tinh khí khổng lồ bao gồm mọi biến thể có thể được cho phép bởi các quan sát vật lý thiên văn và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Một số dữ liệu từ các tàu thăm dò hành tinh trước đó đã cung cấp cho chúng tôi thông tin gián tiếp về những gì diễn ra bên trong Sao Thổ và Sao Mộc, và bây giờ chúng tôi hy vọng sẽ học được nhiều hơn từ sứ mệnh Cassini vừa đến quỹ đạo Saturn, ông Sa Saon nói. Chúng tôi chỉ chọn các mô hình máy tính phù hợp với các quan sát hành tinh.
Sao Mộc, Sao Thổ và các hành tinh khổng lồ khác được tạo thành từ các loại khí, giống như mặt trời: Chúng có khối lượng khoảng 70% hydro, phần còn lại chủ yếu là heli và một lượng nhỏ các nguyên tố nặng hơn. Do đó, cấu trúc bên trong của chúng rất khó tính vì phương trình trạng thái hydro hydro ở áp suất cao không được hiểu rõ.
Saumon và Guillot đã hạn chế các mô hình máy tính của họ với dữ liệu từ các thí nghiệm deuterium, do đó làm giảm sự không chắc chắn trước đó cho phương trình trạng thái hydro, là thành phần trung tâm cần thiết để cải thiện mô hình cấu trúc của các hành tinh và cách chúng hình thành.
Chúng tôi đã cố gắng đưa vào mọi biến thể có thể có thể được cho phép bởi dữ liệu thực nghiệm về nén sốc deuterium, theo Sa Saonon giải thích.
Bằng cách ước tính tổng lượng các nguyên tố nặng và sự phân bố của chúng bên trong Sao Mộc và Sao Thổ, các mô hình cung cấp một bức tranh tốt hơn về cách các hành tinh hình thành thông qua sự bồi tụ của các nguyên tố hydro, heli và rắn từ tinh vân xoay quanh mặt trời hàng tỷ năm trước .
Càng có một thỏa thuận chung rằng lõi của Sao Thổ và Sao Mộc là khác nhau, ông Sa Saon nói. Những gì các dòng mới ở đây là những mô hình này đầy đủ như thế nào. Chúng tôi đã quản lý để loại bỏ hoặc định lượng nhiều yếu tố không chắc chắn, vì vậy chúng tôi có niềm tin tốt hơn nhiều trong phạm vi mà dữ liệu thực tế sẽ thuộc về hydro, và do đó đối với các kim loại chịu lửa và các yếu tố khác.
Mặc dù chúng tôi có thể nói rằng các mô hình của chúng tôi là chính xác, nhưng chúng tôi biết khá rõ chúng không chính xác như thế nào, ông nói thêm.
Những kết quả này từ các mô hình sẽ giúp hướng dẫn các phép đo được thực hiện bởi Cassini và các tàu thăm dò không gian liên hành tinh được đề xuất trong tương lai tới Sao Mộc.
Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos được điều hành bởi Đại học California cho Cơ quan an ninh hạt nhân quốc gia (NNSA) của Bộ năng lượng Hoa Kỳ và hợp tác với các phòng thí nghiệm quốc gia NNSA, Sandia và Lawrence Livermore để hỗ trợ NNSA trong nhiệm vụ của mình.
Los Alamos phát triển và ứng dụng khoa học và công nghệ để đảm bảo sự an toàn và tin cậy của răn đe hạt nhân Hoa Kỳ; giảm nguy cơ vũ khí hủy diệt hàng loạt, phổ biến và khủng bố; và giải quyết các vấn đề quốc gia về quốc phòng, năng lượng, môi trường và cơ sở hạ tầng.
Nguồn gốc: Los Alamos Tin tức phát hành
