Η μοντελοποίηση της εξέλιξης του Σύμπαντος κατά καιρούς εξαρτάται από μερικά από τα πιο απίστευτα πράγματα, όπως για παράδειγμα από το να βρούμε πόση συρρίκνωση υφίσταται το νερό μέσα στους γιγάντιους πλανήτες από πάγο (σαν τον Ποσειδώνα και Ουρανό), κάτω από την τεράστια βαρυτική έλξη των πλανητών αυτών. Μια νέα λοιπόν μελέτη δείχνει ότι οι τρέχουσες εκτιμήσεις της διαδικασίας αυτής είναι λανθασμένες.
Έτσι, αυτή η ανακάλυψη μπορεί να οδηγήσει τους αστροφυσικούς πίσω στο σχεδιαστήριο των μοντέλων και να τους αναγκάσει να δημιουργήσουν ένα νέο μοντέλο για το πώς εξελίσσεται ολόκληρο το σύμπαν Κι όλη αυτή η ταλαιπωρία προκαλείται από τη συμπίεση του νερού.
Στην καθημερινή ζωή μας, η ιδέα της συμπίεσης του νερού δεν έχει πρακτικές εφαρμογές. Το νερό είναι γνωστό πως είναι σε μεγάλο βαθμό ασυμπίεστο, αλλά δεν αντιδρά (έστω και αργά) κάτω από μια τεράστια βαρυτική έλξη. Κι ο ακριβής προσδιορισμός του πόσο παραμορφώνεται είναι απαραίτητος για τα πολύπλοκα επιστημονικά μοντέλα του Σύμπαντος.
Αυτό που έδειξε η νέα έρευνα είναι ότι οι γιγάντιοι πλανήτες πάγου φαίνεται να έχουν περισσότερο όγκο νερού από ό,τι είχε αρχικά υπολογιστεί. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι ο χώρος μέσα στον οποίο παγιδεύεται το νερό κάτω από την υψηλή πίεση, μέσα σε ένα ουράνιο σώμα, είχε υπολογιστεί λάθος.
Η έρευνα διεξήχθη από φυσικούς στο Εργαστήριο Sandia (SNL) των ΗΠΑ και στο Πανεπιστήμιο του Ρόστοκ. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η συμπιεστότητα του νερού είχε έχει υπερεκτιμηθεί κατά 30 τοις εκατό.
Οι λεπτομέρειες της έρευνας εμφανίζονται σε μια δημοσίευση με τίτλο «Ερευνώντας το Εσωτερικό των Παγωμένων Γιγάντιων Πλανητών”, στο περιοδικό Physical Review Letters.
"Η κατανόηση της συμπεριφοράς του νερού παίζει σπουδαίο ρόλο για να γνωρίζουμε την εσωτερική δομή αυτών των πλανητών. Πρέπει λοιπόν να αναθεωρήσουμε ουσιαστικά όλα τα μοντέλα σχηματισμού της γιγάντιων πλανητών με πάγο, μέσα και έξω από το ηλιακό μας σύστημα," εξηγεί ο φυσικός Marcus Knudson στο SNL και επικεφαλής της μελέτης.
Οι νέες μετρήσεις της συμπίεσης του νερού, η οποία πραγματοποιήθηκε στον επιταχυντή Ζ του SNL, έχουν περίπου 10-πλάσια ακρίβεια από οποιαδήποτε άλλη μέχρι τώρα μέτρηση. Ο επιταχυντής είναι σε θέση να δημιουργήσει τις συνθήκες του νερού μέσα στους γίγαντες πλανήτες από πάγο για περιορισμένο χρονικό διάστημα (λιγότερο από ένα νανοδευτερόλεπτο).
Για να βρουν τη σύνθεση των γιγάντιων πλανητών, κυρίως από πάγο, Ποσειδώνα και Ουρανού, ή και οποιουδήποτε παρόμοιου εξωπλανήτη, οι αστροφυσικοί αρχίζουν με την ακτίνα, τη τροχιά, την ηλικία του και τη μάζα του κάθε πλανήτη. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας εξισώσεις που περιγράφουν τη συμπεριφορά των στοιχείων καθώς ψυχόταν ο πλανήτης, οι επιστήμονες υπολογίζουν πώς τα ελαφρά και τα βαρέα συνέβαλαν στην εξέλιξή του, για να καταλήξουν στην τρέχουσα κατάσταση του ουράνιου αντικειμένου.
“Κάναμε μετρήσεις με 0.1% ακρίβεια της ταχύτητας του κρουστικού κύματος, που κινείται μέσα στο δείγμα του νερού, με τη βοήθεια της μετατόπισης Doppler του φωτός λέιζερ το οποίο ανακλάται από το κινούμενο κρουστικό μέτωπο," εξηγεί ο Marcus Knudson.
Ο επιταχυντής Ζ μπορεί να δημιουργήσει πολύ μεγαλύτερη πίεση – έως και 20 megabars – από ό,τι υπάρχει στον πυρήνα της Γης (περίπου 3,5 megabars), και εκατομμύρια φορές περισσότερη από την ατμοσφαιρική πίεση της Γης. Τα βλήματα του επιταχυντή έχουν ταχύτητες 12 έως 27 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Ας σημειωθεί ότι η πίεση στο κέντρο του Ποσειδώνα είναι περίπου 8 megabars.
Οι σημερινοί υπολογισμοί της σύνθεσης ενός πλανήτη στο ηλιακό μας σύστημα και πέρα από αυτό βασίζεται στην πυκνότητα του πλανήτη, καθώς και σε υποθέσεις περί της εσωτερικής αρχιτεκτονικής του. Αλλά αν οι πλανήτες δεν μπορούν να συμπυκνώσουν τόσο νερό όσο αναμενόταν, τότε θα πρέπει να υπάρχουν κι άλλα στοιχεία στο εσωτερικό του που να είναι βαρύτερο από το νερό, όπως ο σίδηρος.
Οι μετρήσεις της ροής του φορτισμένου νερού εξηγούν συγχρόνως και τα υπάρχοντα αινιγματικά μαγνητικά πεδία γύρω από τον Ποσειδώνα και τον Ουρανό. Γιατί τα υπάρχοντα πλανητικά μοντέλα δεν προβλέπουν να έχουν αυτοί οι πλανήτες μαγνητικό πεδίο. Τώρα όμως η νέα έρευνα δείχνει ότι το νερό δεν μπορεί να αγνοηθεί ως μια πηγή των μαγνητικών πεδίων, γιατί τα σπιν των μορίων του πάγου πιθανόν να είναι ευθυγραμμισμένα μεταξύ τους από την εποχή που φτιάχτηκαν τούτοι οι πλανήτες.
"Η μείωση της αβεβαιότητας σχετικά με τη σύνθεση των πλανητικών συστημάτων, λόγω της ακριβούς μέτρησης της εξίσωσης Schrödinger της κβαντομηχανικής κατάστασης του νερού κάτω από ακραίες συνθήκες, μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται αυτά τα συστήματα," καταλήγει.
Leave a Comment