科学家们创造金属氢气来解开发电机效应的谜团

金属氢是地球上最稀有的材料之一，但它占木星等行星的80％以上。罗切斯特大学激光能量实验室的研究人员在实验室中创造了金属氢气，研究木星的磁场。该研究在行星形成和演化中具有影响，包括太阳系内外的行星在磁屏蔽中。（NASA / JPL照片）

金属氢是地球上最稀有的材料之一，但是超过80％的行星 - 包括木星，土星和数百个额外的行星 - 由这种异国情调的物质组成。

它的丰富性在我们的太阳系中 - 尽管其罕见的地球 - 使金属氢气成为罗切斯特大学激光能量学（LLE）的研究人员进行了一种有趣的重点，他研究了行星形成和演变，包括我们的太阳系内外的行星如何形成磁屏蔽。

“金属氢是我们的行星系统中最丰富的物质形式，”LLE的研究助理议员Mohamed Zaghoo说。“这是一个耻辱我们没有自然地在地球上，但在木星上，有金属氢的海洋。我们想了解这些海洋如何引起木星的巨大磁场。“Zaghoo和Gilbert'Rip'Collins，机械工程教授和罗彻斯特的高能密度物理计划的理事，研究了金属氢的电导率，进一步解开了发电机效应的谜团 - 产生磁场的机制在包括地球的行星上。他们在天体物理学期刊上发表了他们的研究结果。

木星的一个大神秘之一是行星如何产生强大的磁场，是我们太阳系中最强的。木星磁场的关键可以在理解包括金属核心的电导率 - 包括金属氢气的情况下。（罗切斯特大学插图/罗迪Keisidis，Laser Collegics的实验室）

在lele下创造金属氢气

每个元素在强烈的压力和温度下采用不同的作用。例如，加热水以水蒸气形式产生气体;冻结它会产生坚实的冰。氢通常是气体，但在高温和压力下 - 像木星 - 氢等行星内存在的条件接受液态金属的性质并表现得像电导体一样。

虽然科学家们已经过了几十年来关于金属氢的存在，但几乎不可能在地球上创造。“创造金属氢的条件如此极端，虽然金属氢气在我们的太阳系中丰富，但它只在地球上创造了几个地方，”Zaghoo说。“LLE是其中一个地方。”

在LLE，研究人员使用强大的欧米茄激光在氢胶囊上的脉冲。激光撞击样品，显影高压，高温条件，允许紧密结合的氢原子破裂。当发生这种情况时，氢气从其气态转化为闪亮的液态，就像元素汞一样。

了解发电机效应

通过研究金属氢的电导率，Zaghoo和Collins能够构建一个更准确的发电机效应模型 - 导电流体的动能转化为磁能的过程。木星等气体巨头有一个非常强大的发电机，但机制也在地球内部存在深处，在外部核心。这款Dynamo创造了我们自己的磁场，通过屏蔽了我们从有害的太阳粒子来居住的地球。研究人员可以映射地球的磁场，但是，由于地球有磁性地壳，卫星不能看到我们的星球，以观察发电机的行动。另一方面，木星没有外壳屏障。柯林斯说，这使得目前在轨道上的轨道上轨道上的轨道上的轨道轨道相对较容易。“能够表征物质最有趣的状态，液体金属氢，在实验室中的一个最有趣的状态，使用这些知识来解释来自空间探测的卫星数据，然后将这一致应用于额外的行星。”

Zaghoo和Collins的研究重点是金属氢气与发电机作用发作的关系，包括木星形式的发电机的深度。他们发现像木星这样的气体巨头的发电机可能源于更接近的表面 - 金属氢气比地球发电机更近。该数据与juno的启示相结合，可以纳入模拟模型，允许更完整的发电机效果的图片。

“朱诺特派团的一部分任务是试图了解木星的磁场，”Zaghoo说。“juno数据的关键互补部分只是导电氢气在地球内部的变化深处。我们需要将其建立在我们的模型中，以便更好地预测目前的行星组成和演变。“

更好地了解我们自己的太阳系中的行星还提供了更多地洞察太阳系之外的外产的磁屏蔽 - 并可能有助于确定其他行星上的生活的可能性。Zaghoo说，研究已经长时间思考具有磁场的行星更好地维持气体气氛，因此更有可能留下生命。“发电机理论和磁场是适合性的关键条件。我们每年在太阳系外都发现了数百个外产网，我们认为这些行星中的许多人都像木星和土星一样。我们不能去这些行星，但我们可以在自己的太阳系中对超大巨人应用我们的知识，以制造这些行星可能就像的模型。“

出版物：Mohamed Zaghoo和G. W.Collins，“自我兴奋动态的柯林斯的尺寸和强度在木星般的郊区的行星中，”2018年的APJ; DOI：10.3847 / 1538-4357 / AAC6E8