צדק ושבתאי נוצרו בדרכים שונות

היסודות הכבדים מרוכזים בליבת כוכב הלכת שבתאי, בעוד שבצדק הם מפוזרים בכל כוכב הלכת, שליבתו קטנה מאוד או חסרה

שבתאי
שבתאי

בתמונה למעלה: כוכב הלכת השישי במערכת השמש שבתאי. בתמונה למטה: כוכב הלכת החמישי צדק.

כוכבי הלכת הענקים הגזיים צדק ושבתאי נוצרו ככל הנראה לפני כחמישה מיליארד שנה בדרכים שונות לחלוטין.

כך טוען מדען מהמעבדה הלאומית לוס אלמוס של אוניברסיטת קליפורניה. המדען פיתח מודלים ממוחשבים מקיפים, המבוססים על ניסויים בהם היסוד מימן נדחס ללחצים כמעט כמו הלחצים המצויים בתוככי שני כוכבי הלכת הללו.

דידיר סאומון (Saumon) מהמחלקה לפיסיקה שימושית בלוס אלמוס, שעבד ביחד עם עמית צרפתי, יצר מודלים, שקבעו כי היסודות הכבדים מרוכזים בליבת כוכב הלכת שבתאי, בעוד שבצדק הם מפוזרים בכל כוכב הלכת, שליבתו קטנה מאוד או חסרה. המחקר, שפורסם בגיליון השבוע של Astrophysical Journal, הראה, שיסודות בעלי טמפרטורת התכה גבוהה כגון ברזל, צורן, פחמן, חנקן וחמצן, מרוכזים בליבתו של שבתאי אך מפוזרים בצדק. מכאן ניתן להסיק, ששני כוכבי הלכת הללו נוצרו דרך תהליכים שונים.

סאומון ליקט מידע מכמה ניסויים בדחיסת גזים, שנערכו לאחרונה. הניסויים הללו הראו כיצד מתנהג המימן בלחצים גדולים פי מיליונים מהלחץ האטמוספרי, לחצים הקרובים ללחצים המתגלים בענקים גזיים. הניסויים הללו, שבוצעו בשנים האחרונות במעבדות הלאומיות בארצות הברית וברוסיה, הצליחו לראשונה למדוד בדיוק גבוה את משוואות המצב של נוזלים פשוטים כגון מימן בתחומי הלחצים והצפיפות הגבוהים, בהם דאוטריום, איזוטופ המורכב מאטום מימן בעל נויטרון נוסף, הופך ליון.

סאומון, שעבד עם ט. גוילוט (Guillot) ממצפה דה לה קוט ד'אזור בצרפת, פיתח כ-50,000 מודלים למבנים הפנימיים של שני ענקי הגז. המודלים כוללים כל שינוי אפשרי, התואם לתצפיות וניסויי מעבדה.

"נתונים מחלליות שחקרו את כוכבי הלכת סיפקו לנו מידע עקיף בנודע למתרחש בתוך צדק ושבתאי. כעת אנו מקווים ללמוד עוד מהקאסיני, שנכנסה זה עתה למסלול סביב שבתאי," אמר סאומון. "בחרנו מתוך שלל המודלים רק את אלה, שתואמים לתצפיות."

צדק, שבתאי וכוכבי לכת גזיים אחרים עשויים מגז, בדומה לשמש. כ-70 אחוז ממסתם מורכבת ממימן, כאשר השאר מורכב ברובו מהליום וכמויות קטנות של יסודות יותר כבדים. כיוון שהמשוואות המתארות את מצב המימן בלחצים גבוהים לא היו מובנות דיין, חישוב מצבם הפנימי של הענקים הגזיים התגלה כמשימה קשה.

סאומון וגוילוט הגבילו את המודלים שלהן בהתאם לתוצאות ניסויי הדאוטריום והצליחו בכך להפחית חוסר בהירויות מהמשוואות, המתארות את מצב המימן. משוואות אלה הן המרכיב המרכזי, הדרוש לשיפור המודלים של מבנה כוכבי הלכת ואופן היווצרותם.

"ניסינו לכלול כל שינוי אפשרי, שנתוני הניסויים של דחיסת הדאוטריום עשויים לאפשר," הסביר סאומון.

על ידי הערכת כמות היסודות הכבדים ואופן פיזורם בתוך צדק ושבתאי המודלים מעניקים תמונה טובה יותר לגבי היווצרות כוכבי הלכת תוך כדי סחיפת מימן, הליום ויסודות כבדים אחרים מהערפילית, שהתערבלה סביב השמש לפני מיליארדי שנים.

"שררה הסכמה כללית על השוני הקיים בין הליבות של צדק ושבתאי," אמר סאומון. "מה שחדשני כאן הוא ההיקף של המודלים האלה. הצלחנו לפסול או לכמת נושאים פתוחים רבים, כך שכעת יש לנו הערכה מוצקה בנוגע לטווח בו יתקבלו הנתונים האמיתיים של המימן, ומכאן גם של מתכות בעלת טמפרטורת היתוך גבוהה ושל יסודות נוספים."

"למרות שאיננו יכולים להעיד על המודלים שלנו שהם מדויקים, אנו יודעים ברמה די טובה כמה בלתי מדויקים הם," הוא הוסיף.

התוצאות מהמודלים תסייענה להדריך מדידות, שתערכנה על ידי הקאסיני וחלליות בין פלנטריות נוספות, שהציעו לשלוח לצדק.

המעבדה הלאומית של לוס אלמוס מופעלת על ידי אוניברסיטת קליפורניה למען מנהל הביטחון הגרעיני הלאומי (NNSA) של מחלקת האנרגיה של ארצות הברית (DOE). המעבדה פועלת בשיתוף עם המעבדות הלאומיות של NNSA סנדיה ולורנס ליוורמור במטרה לסייע לפעולתה של ה-NNSA.

לוס אלמוס מפתחת ומיישמת מדע וטכנולוגיה במטרה להבטיח את בטיחותו ואמינות הכוח האטומי המרתיע של ארצות הברית; להפחית את איום הנשק להשמדה המונית, טרור ביולוגי וטרור באופן כללי ולפתור בעיות לאומיות הקשורות להגנה, אנרגיה, סביבה ותשתיות.

תרגום: דיקלה אורן


לידיעה לעיתונות מטעם לוס אלמוס

כוכב הלכת צדק
כוכב הלכת צדק

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן