Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 11 °C
Yağışlı

İki garip gezegen: Neptün ve Uranüs yeni bulgulardan sonra gizemini koruyor

04.04.2021
17
A+
A-
İki garip gezegen: Neptün ve Uranüs yeni bulgulardan sonra gizemini koruyor

Uranüs ve Neptün‘ün her ikisi de, belki de gezegenlerin özel iç yapıları nedeniyle tamamen çarpık bir manyetik alana sahiptir. Ancak ETH Zürih araştırmacıları tarafından yapılan yeni deneyler, gizemin çözülmeden kaldığını gösteriyor.

İki büyük gaz gezegeni Uranüs ve Neptün’ün garip manyetik alanları var. Bunların her biri, gezegenin dönme eksenlerine göre güçlü bir şekilde eğiktir ve gezegenin fiziksel merkezinden önemli ölçüde uzaktır. Bunun nedeni gezegen bilimlerinde uzun süredir devam eden bir gizemdir. Çeşitli teoriler, bu tuhaf fenomenden bu gezegenlerin benzersiz bir iç yapısının sorumlu olabileceğini varsayar.

Bu teorilere göre, çarpık manyetik alan, elektriksel olarak iletken bir sıvıdan oluşan konvektif bir katmandaki dolaşımlardan kaynaklanır. Bu konvektif katman, yüksek viskozitesinden dolayı materyalin sirkülasyonunun olmadığı ve dolayısıyla manyetik alana hiçbir katkısının olmadığı, dengeli bir şekilde katmanlı, konvektif olmayan bir katmanı çevreler.

Olağanüstü durumlar

Bilgisayar simülasyonları, Uranüs ve Neptün’ün ana bileşenleri olan su ve amonyağın çok yüksek basınç ve sıcaklıklarda alışılmadık bir duruma girdiğini gösteriyor: hem katı hem de sıvı özelliklerine sahip bir “süper iyonik durum“. Bu durumda, hidrojen iyonları oksijen veya nitrojenin oluşturduğu kafes yapısı içinde hareket eder.

Dünya, Uranüs ve Neptün’ün manyetik alanları önemli ölçüde farklıdır. Kredi: ETH Zürih / T. Kimura

Son deneysel çalışmalar, süperiyonik suyun, teoriye göre stabil katmanlı bölgenin bulunduğu derinlikte var olabileceğini doğrulamaktadır. Bu nedenle, tabakalandırılmış katmanın süperiyonik bileşenlerden oluşması söz konusu olabilir. Bununla birlikte, süperiyonik durumun fiziksel özellikleri bilinmediğinden, bileşenlerin aslında konveksiyonu baskılayıp baskılayamayacağı açık değildir.

En küçük alanda yüksek basınç

ETH Zürih’teki Yer Bilimleri Bölümü’nden Tomoaki Kimura ve Motohiko Murakami, cevabı bulmaya artık bir adım daha yaklaştı. İki araştırmacı, laboratuvarlarında amonyakla yüksek basınç ve yüksek sıcaklık deneyleri yaptı. Deneylerin amacı, süperiyonik malzemenin esnekliğini belirlemekti. Esneklik, gezegensel mantodaki termal konveksiyonu etkileyen en önemli fiziksel özelliklerden biridir. Malzemelerin katı ve sıvı hallerindeki elastikiyetinin tamamen farklı olması dikkat çekicidir.

İki garip gezegen
Önceki teorilere göre, iki gaz gezegeninin iç yapısı böyle görünebilir. Kredi: ETH Zürih / T. Kimura

Araştırmacılar, araştırmaları için elmas örs hücresi adı verilen yüksek basınçlı bir cihaz kullandılar. Bu aparatta, amonyak, yaklaşık 100 mikrometre çapında küçük bir kaba yerleştirilir ve bu daha sonra numuneyi sıkıştıran iki elmas uç arasına sıkıştırılır. Bu, malzemelerin Uranüs ve Neptün’de bulunanlar gibi son derece yüksek basınçlara maruz kalmasını mümkün kılar.

Örnek daha sonra kızılötesi lazerle 2.000 derecenin üzerine ısıtılır. Aynı zamanda, yeşil bir lazer ışını numuneyi aydınlatır. Dağınık yeşil lazer ışığının dalga spektrumunu ölçerek, araştırmacılar malzemenin esnekliğini ve amonyaktaki kimyasal bağı belirleyebilirler. Farklı basınç ve sıcaklıklarda dalga spektrumundaki kaymalar, farklı derinliklerde amonyağın esnekliğini belirlemek için kullanılabilir.

Keşfedilen yeni bir aşama

Kimura ve Murakami, ölçümlerinde sıvı fazınkine benzer bir esneklik sergileyen yeni bir süperiyonik amonyak fazı (γ fazı) keşfettiler. Bu yeni aşama, Uranüs ve Neptün’ün derin içlerinde kararlı olabilir ve bu nedenle orada meydana gelebilir. Bununla birlikte, süperiyonik amonyak bir sıvı gibi davranır ve bu nedenle, konvektif olmayan tabakanın oluşumuna katkıda bulunmaya yetecek kadar viskoz olmayacaktır.

Süperiyonik suyun Uranüs ve Neptün içinde hangi özelliklere sahip olduğu sorusu, yeni sonuçların ışığında daha da acil. Şimdilik bile, iki gezegenin neden bu kadar düzensiz bir manyetik alana sahip olduğunun gizemi hala çözülemedi


Daha fazla bilgi:
Tomoaki Kimura ve diğerleri. Uranüs ve Neptün’de süperiyonik NH3’ün sıvı benzeri elastik tepkisi, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2021810118

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.