Helyum Yağmurları

Gaz devleri olarak nitelendirdiğimiz Jüpiter, Satürn ve bugüne kadar keşfedilen çok sayıda benzeri dev ötegezegen çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşur. Yaklaşık kırk yıl önce gezegen bilimciler, bu tür gezegenlerin içinde helyum yağmuru tabakasının varlığını tahmin ettiler. Ancak, bu hipotezi doğrulamak için gerekli deneysel koşullara ulaşmak şimdiye kadar mümkün olmamıştı.

Nature tarafından yayımlanan bir makalede, bilim insanları bu gezegenlerin içinde gerçekleşmesi beklenenleri yansıtan bir dizi basınç ve sıcaklık koşulunda helyum yağmurunun mümkün olduğunu gösteren bu uzun süredir devam eden tahmini desteklemek için deneysel kanıtlar ortaya koyuyor.

Jüpiter’in alacalı görünüme sahip dış yüzeyi oldukça tanıdık, ancak bu bulut örtüsünün altında neler olup bittiği hâlâ net olarak bilinmiyor. Bu nedenle araştırmacılar hidrojen ve helyumu Dünya’nın atmosfer basıncının yaklaşık 2 milyon katına ve binlerce santigrat derece sıcaklığa, gaz devlerinin iç katmanlarına benzer düzeylere sıkıştırmak için bir deney tasarladılar.

İki elmas arasında sıkıştırılan hidrojen ve helyum karışımının üzerindeki basıncı daha da yükseltebilmek için dev lazerlerle karışıma şok dalgaları gönderdiler. Basınç ve sıcaklık arttıkça, araştırmacılar malzemenin yansıtıcılık düzeyinde ani bir artış gördüler. Bu, helyumun bu koşullar altında sıvı bir metal haline gelen hidrojenden ayrıştığını gösteriyor. Daha da yüksek basınçlarda ve sıcaklıklarda ise yansıtmanın azalması, hidrojen ve helyumun tekrar karışmaya başladığına işaret ediyor.

Araştırmacılar, hidrojen ve helyumun Jüpiter’in bulut tepelerinin yaklaşık 11.000 kilometre altında ve yaklaşık 22.000 kilometre derinliğe kadar ayrı kalacağını hesapladılar.

Bu işlemi bilgisayarlarla, sayısal olarak simüle etmek, ince kuantum etkileri nedeniyle imkânsıza yakındır. Bu tip deneyler, teori ve sayısal simülasyonlar için kritik bir kıyaslama sağlar. Aşırı koşullarda malzemelere ne olduğunu anlamamız açısından bu tip ölçümler ve bunların başka bileşimlere uygulanması oldukça önemli görünüyor.