Los planetas gigantes como Urano y Neptuno pueden contener mucho menos hidrógeno libre de lo que se suponía anteriormente. Investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR alemán condujeron ondas de choque a través de dos tipos diferentes de plástico para alcanzar las mismas temperaturas y presiones presentes en el interior.planetas, y observó el comportamiento utilizando pulsos láser de rayos X ultrarresistentes. Inesperadamente, uno de estos plásticos mantuvo su estructura cristalina incluso a las presiones más extremas alcanzadas. Dado que los interiores gigantes de hielo están formados por los mismos componentes que el plástico,los modelos planetarios pueden necesitar ser reconsiderados parcialmente, como se informó en el diario Informes científicos
El carbono y el hidrógeno se encuentran entre los elementos más abundantes en el universo, y son un componente importante de planetas gigantes helados como Urano y Neptuno. En la atmósfera exterior, estos átomos se encuentran en forma de gas metano, pero más profundamente dentro della alta presión puede conducir a estructuras de hidrocarburos más complejas. La predicción de las fases y estructuras que toma el material en estas condiciones es una de las grandes preguntas de la investigación planetaria.
Para comprender mejor la estructura de los gigantes de hielo, un equipo internacional dirigido por los dos investigadores del HZDR, el Dr. Nicholas Hartley y el Dr. Dominik Kraus investigó dos tipos de plástico en un experimento de laboratorio: poliestireno y polietileno. Estos materiales son similares.en química al hidrocarburo dentro de los planetas. En el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en los Estados Unidos, los científicos expusieron las muestras a condiciones que se prevé que estén presentes a unos diez mil kilómetros debajo de la superficie de Neptuno y Urano. A esta profundidad, la presión es casitan alto como en el núcleo de la tierra y dos millones de veces más alto que la presión atmosférica en la superficie de la tierra.
Alcanzando presiones extremadamente altas
A presiones y temperaturas tan altas, la única estructura posible que los investigadores esperaban era el diamante, o que las muestras se fundieran. En cambio, observaron estructuras estables de hidrocarburos hasta las presiones más altas alcanzadas, pero solo para las muestras de polietileno ".Nos sorprendió mucho este resultado ", dice Hartley." No esperábamos que el estado inicial diferente hiciera una diferencia tan grande en condiciones tan extremas. Solo recientemente, con el desarrollo de fuentes de rayos X más brillantes, estamoscapaz de estudiar estos materiales. Fuimos los primeros en pensar que podría ser posible, y así fue ".
Dado que las condiciones extremas dentro de los gigantes de hielo en la Tierra solo se pueden alcanzar por un breve momento, los investigadores necesitan métodos de medición ultrarrápidos. Solo hay un puñado de instalaciones de láser de rayos X ultrarrápidas en todo el mundo, y el tiempo para las mediciones es raroy muy demandado. Kraus y Hartley recibieron un total de tres turnos de doce horas para sus experimentos, por lo que tuvieron que usar cada minuto para llevar a cabo la mayor cantidad posible de mediciones. El momento real en el que golpean la muestra y sondean con la Xde rayos láser solo toma unas pocas billonésimas de segundo.
aparece una estructura inesperada
Incluso durante los experimentos, los investigadores pudieron reconocer los resultados iniciales: "Estábamos muy entusiasmados porque, como se esperaba, el poliestireno formó estructuras de carbono en forma de diamante. Sin embargo, para el polietileno, no vimos diamantes en las condiciones alcanzadas en esteexperimento. En cambio, había una nueva estructura que no podíamos explicar al principio ", recuerda Hartley. Al comparar los datos con resultados anteriores a presiones más bajas, lo identificaron como una estructura estable de polietileno, que se había visto cinco veces más bajopresión, y solo a temperatura ambiente.
El descubrimiento del equipo de investigación demuestra cuán importante es caracterizar mejor las condiciones de temperatura y presión dentro de los gigantes de hielo, y la química a la que conducen, para comprender su estructura y propiedades físicas. Los modelos de Urano y Neptuno asumenque los campos magnéticos inusuales de estos planetas pueden originarse a partir del hidrógeno libre, lo que estos resultados podrían implicar es menos común de lo esperado. En el futuro, los investigadores desean utilizar mezclas que incluyan oxígeno, para que sus experimentos coincidan mejor con la química dentro delplanetas
A los investigadores del HZDR se unieron científicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, la Universidad de Osaka, la TU Dresden, la TU Darmstadt, el GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, la Universidad de California en Berkeley, la Universidadde Warwick, el XFEL europeo, LULI en la École Polytechnique de París y la Universidad Rostock.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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