Gezegenlerin Milyarlarca Yıllık Hikayelerini Daha Kolay Öğrenebileceğiz

Gezegenlerin Milyarlarca Yıllık Hikayelerini Daha Kolay Öğrenebileceğiz

Yeni bir teorik yöntem, buz devleri Uranüs ve Neptün’ün bünyelerinde bulunan su üzerindeki bilgisayar simülasyonları sayesinde, iç mekanlarının modellenmesinin yolunu açıyor. Trieste’deki SISSA ve Los Angeles’taki California Üniversitesi’nden bilim insanları tarafından geliştirilen ve yakın zamanda Nature Communications’da yayınlanan araç, deneysel olarak çoğaltılması genellikle imkansız olan fiziksel koşullarda meydana gelen termal ve elektrik süreçlerini çok daha kolay ve düşük maliyetle analiz etmeye izin veriyor.

Bu araştırmada bilim insanları, buz devi gezegenlerde ve bunların dışındaki birçok ekso-gezegende meydana gelenler gibi aşırı sıcaklık ve basınç koşullarındaki suyun ısı ve elektrik iletimini analiz ettiler. Yüzeylerinin altında meydana gelen olayları araştırmak, aslında, bu gök cisimlerinin evrimini anlamak, yaşlarını belirlemek ve manyetik alanlarının geometrisine ve evrimine ışık tutmanın anahtarıdır.

Milyarlarca yıllık hikayeleri anlatmak için mikroskobik ölçekler

“Hidrojen ve oksijen, helyumla birlikte Evren’deki en yaygın elementlerdir. Suyun, birçok gök cisimlerinin temel bileşenlerinden biri olduğu sonucuna varmak kolaydır. Jüpiter’in uyduları Ganymede ve Avrupa ve Satürn’ün uydusu Enceladus, altında su okyanuslarının uzandığı buzlu yüzeylere sahiptir. Neptün ve Uranüs de muhtemelen esas olarak sudan oluşuyor.”diyor, ilk ve son yazar Federico Grasselli ve Stefano Baroni.

Bilim insanları, “Gezegenlerin iç mekanları hakkındaki bilgimizin,” gezegenin yüzeyinin ve manyetik alanın özelliklerine dayandığını söylüyorlar ki; bunlar, enerji, kütle ve yükün iç ara katmanlar yoluyla taşınması gibi iç yapılarının fiziksel özelliklerinden etkilenirler.Bu nedenle, bu tür gök cisimlerinde meydana gelen faz ve koşullarda suyun ısıl ve elektriksel iletkenliğini hesaplamak için, yüzlerce atomun mikroskobik dinamikleri üzerindeki en son simülasyonlardan başlayarak ve başka herhangi bir ad-hoc yaklaşım olmadan elektronların kuantum doğasını dahil eden bir teorik ve sayısal metoda sahibiz. Bir nanosaniyenin kesirleri için atom ölçeğini simüle ederek, milyarlarca yıllık zaman ölçeklerinde muazzam kütlelere ne olduğunu anlayabiliyoruz. ”

Buz, sıvı veya süperiyonik: Tamamen farklı bir su

Bilim insanları suyun üç farklı fazını analiz ettiler: Bu gezegenlerin iç katmanlarına özgü aşırı sıcaklık ve basınç koşulları altında buz, sıvı ve süperiyonik. Grasselli ve Baroni şöyle açıklıyor: “Böylesine egzotik fiziksel koşullarda, alıştığımız gibi buzu düşünemiyoruz. Su bile aslında farklıdır, daha yoğundur, birkaç molekül pozitif ve negatif iyonlara ayrışır, dolayısıyla bir elektrik yükü taşır. Süperiyonik su, sıvı ve katı fazlar arasında bir yerde bulunur: H2O molekülünün oksijen atomları kristal bir kafes içinde düzenlenirken, hidrojen atomları yüklü bir sıvıda olduğu gibi serbestçe dağılır. ” Suyun bu üç farklı biçimde ürettiği termal ve elektrik akımlarının incelenmesi, birçok çözülmemiş soruna ışık tutmak için gereklidir.

Geçmişi ve bugünü anlamak için ısı ve elektrik taşınması

İki bilim insanı, ayrıca “iç elektrik akımlarının Gezegenin manyetik alanının tabanında olduğunu” belirtiyor. İlkinin nasıl aktığını anlarsak, ikincisi hakkında daha çok şey öğrenebiliriz. ” Ve sadece bu değil. “Termal ve elektriksel taşıma katsayıları gezegenin tarihini, nasıl ve ne zaman oluştuğunu, nasıl soğuduğunu belirler. Bu nedenle, bunları geliştirdiğimiz gibi uygun araçlarla analiz etmek çok önemlidir. Özellikle, çalışmamızdan ortaya çıkan ısı iletim özellikleri, donmuş bir çekirdeğin varlığının, Uranüs’ün anormal derecede düşük parlaklığını, iç kısmından yüzeye doğru aşırı derecede düşük bir ısı akısına bağlı olarak açıklanabileceğini varsaymamıza izin veriyor. ”

Dahası, süperiyonik faz için bulunan elektriksel iletkenlik, Uranüs ve Neptün’de önceki manyetik alan üretimi modellerinde varsayılandan çok daha büyüktür. Süperiyonik suyun, manyetik alanlarının üretildiği konvektif sıvı bölgenin altındaki yoğun ve durgun gezegen katmanlarına hakim olduğu düşünüldüğünden, bu yeni kanıtın iki gezegenin manyetik alanlarının geometrisi ve evrimi çalışmaları üzerinde büyük bir etkisi olabilir.

Çeviri:Simge KARA

Kaynak:Daha fazla bilgi:  Federico Grasselli ve diğerleri, Ab initio moleküler dinamik simülasyonlarından buz devi koşullarda H 2 O’da ısı ve yük aktarımı ,  Nature Communications  (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-17275-5

https://www.nature.com/ncomms/

https://www.sissa.it/

59 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
30 + 18 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.