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दो गैस दिग्गजों, बृहस्पति और शनि के अंदरूनी भाग, बहुत ही चरम स्थान हैं। लगभग 70 मिलियन पृथ्वी वायुमंडल के वायुमंडलीय दबाव के साथ, सामग्री के चरणों को समझना थोड़ा मुश्किल हो जाता है। आमतौर पर जब हम एक तरल धातु के बारे में सोचते हैं, तो हमारे पास कमरे के तापमान पर तरल पारा के बारे में विचार होता है (या फिल्म में रॉबर्ट पैट्रिक द्वारा निभाई गई तरल धातु T-1000 को फिर से जोड़ना)टर्मिनेटर 2), शायद ही हम ब्रह्मांड में दो सबसे प्रचुर तत्वों को कुछ स्थितियों में तरल धातु मानते हैं। और फिर भी, यूसी बर्कले के भौतिकविदों की एक टीम यही दावा कर रही है; हीलियम और हाइड्रोजन एक साथ मिल सकते हैं, बृहस्पति और शनि के कोर के पास भारी दबाव से मजबूर होकर, एक तरल धातु मिश्र धातु का निर्माण, संभवतः उन जोवियन तूफानों के नीचे की हमारी धारणा को बदल रहा है ...
आमतौर पर ग्रह भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ अपना अधिकांश ध्यान ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व: हाइड्रोजन की विशेषताओं पर केंद्रित करते हैं। दरअसल, बृहस्पति और शनि दोनों का 90% से अधिक हाइड्रोजन भी है। लेकिन इन गैस दिग्गजों के वायुमंडल में साधारण हाइड्रोजन परमाणु नहीं है, यह आश्चर्यजनक रूप से जटिल डायटोमिक हाइड्रोजन गैस है (अर्थात आणविक हाइड्रोजन, एच।2) इसलिए, हमारे सौर मंडल के सबसे विशाल ग्रहों के अंदर की गतिशीलता और प्रकृति को समझने के लिए, यूसी बर्कले और लंदन के शोधकर्ता कहीं अधिक सरल तत्व की तलाश कर रहे हैं; ब्रह्मांड में दूसरी सबसे प्रचुर मात्रा में गैस: हीलियम।
यूसी बर्कले के प्रोफेसर रेमंड जीनलोज और उनकी टीम ने अत्यधिक दबावों पर हीलियम की एक दिलचस्प विशेषता का खुलासा किया है जो बृहस्पति और शनि के कोर के पास लगाया जा सकता है। हाइड्रोजन के साथ मिश्रित होने पर हीलियम एक धात्विक तरल मिश्र धातु बनाएगा। पदार्थ की इस स्थिति को दुर्लभ माना जाता था, लेकिन इन नए निष्कर्षों से पता चलता है कि तरल धातु हीलियम मिश्र धातु पहले की तुलना में अधिक सामान्य हो सकती है।
'यह सामग्री की हमारी समझ के संदर्भ में एक सफलता है, और यह महत्वपूर्ण है क्योंकि ग्रहों के दीर्घकालिक विकास को समझने के लिए, हमें उनके गुणों के बारे में गहराई से जानने की जरूरत है। यह खोज यह समझने के दृष्टिकोण से भी दिलचस्प है कि सामग्री जिस तरह से हैं, और उनकी स्थिरता और उनके भौतिक और रासायनिक गुणों को क्या निर्धारित करता है।।' -रेमंड जीनलोज.
उदाहरण के लिए बृहस्पति अपने वातावरण में गैसों पर अत्यधिक दबाव डालता है। इसके बड़े द्रव्यमान के कारण, कोई भी 70 मिलियन पृथ्वी वायुमंडल तक दबाव की उम्मीद कर सकता है (नहीं, यह पर्याप्त नहीं है किक-स्टार्ट फ्यूजन …), 10,000 से 20,000 K के बीच का मुख्य तापमान बनाना (जो कि सूर्य के प्रकाशमंडल से 2-4 गुना अधिक गर्म है!)। इसलिए हीलियम को इन चरम स्थितियों के तहत अध्ययन करने के लिए तत्व के रूप में चुना गया था, एक गैस जो ब्रह्मांड के अवलोकन योग्य पदार्थ का 5-10% बनाती है।
विभिन्न चरम दबावों और तापमानों के तहत हीलियम के व्यवहार की गणना करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि हीलियम बहुत अधिक दबाव में एक तरल धातु में बदल जाएगा। आमतौर पर हीलियम को एक रंगहीन और पारदर्शी गैस माना जाता है। पृथ्वी-वायुमंडल की स्थितियों में यह सच है। हालाँकि, यह 70 मिलियन पृथ्वी के वायुमंडल में एक पूरी तरह से अलग प्राणी में बदल जाता है। एक इन्सुलेट गैस होने के बजाय, यह पारा की तरह एक संवाहक तरल धातु पदार्थ में बदल जाता है, 'केवल कम चिंतनशील, 'जीनलोज़ ने कहा।
यह परिणाम एक आश्चर्य के रूप में आता है क्योंकि यह हमेशा सोचा गया है कि भारी दबाव हाइड्रोजन और हीलियम जैसे तत्वों के लिए धातु की तरह बनने के लिए और अधिक कठिन बना देता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि बृहस्पति के मूल जैसे स्थानों में उच्च तापमान परमाणुओं में कंपन को बढ़ाता है, इस प्रकार सामग्री में प्रवाहित होने वाले इलेक्ट्रॉनों के पथ को विचलित करता है। यदि कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं है, तो सामग्री एक इन्सुलेटर बन जाती है और इसे 'धातु' नहीं कहा जा सकता है।
हालाँकि, इन नए निष्कर्षों से पता चलता है कि इस प्रकार के दबावों के तहत परमाणु कंपनों का वास्तव में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए नए रास्ते बनाने का प्रति-सहज प्रभाव होता है। अचानक द्रव हीलियम प्रवाहकीय हो जाता है, अर्थात यह एक धातु है।
एक और मोड़ में, यह माना जाता है कि हीलियम तरल धातु आसानी से हाइड्रोजन के साथ मिल सकती है। ग्रह भौतिकी हमें बताती है कि यह संभव नहीं है, हाइड्रोजन और हीलियम गैस के विशालकाय पिंडों के अंदर तेल और पानी की तरह अलग हो जाते हैं। लेकिन जीनलोज़ की टीम ने पाया है कि दो तत्व वास्तव में मिश्रित हो सकते हैं, एक तरल धातु मिश्र धातु बना सकते हैं। यदि ऐसा है, तो ग्रहों के विकास पर कुछ गंभीर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है।
बृहस्पति और शनि दोनों ही सूर्य की तुलना में अधिक ऊर्जा छोड़ते हैं, जिसका अर्थ है कि दोनों ग्रह अपनी ऊर्जा उत्पन्न कर रहे हैं। इसके लिए स्वीकृत तंत्र हीलियम की बूंदों को संघनित कर रहा है जो ग्रहों के ऊपरी वायुमंडल और कोर से गिरती हैं, गुरुत्वाकर्षण क्षमता को मुक्त करती हैं क्योंकि हीलियम 'बारिश' के रूप में गिरता है। हालांकि, अगर यह शोध मामला साबित होता है, तो गैस के विशाल इंटीरियर के पहले की तुलना में बहुत अधिक समरूप होने की संभावना है, जिसका अर्थ है कि हीलियम की बूंदें नहीं हो सकती हैं।
तो जीनलोज़ और उनकी टीम के लिए अगला काम बृहस्पति और शनि के कोर में गर्मी पैदा करने वाला एक वैकल्पिक शक्ति स्रोत खोजना है (इसलिए अभी तक पाठ्यपुस्तकों को फिर से लिखने के लिए मत जाइए…)
स्रोत: यूसी बरकेले