Ogromne ciśnienie skompresowało diament. Potężny laser "udawał" wnętrze Jowisza

Wzmacniacze National Ignition Facility, lasera, który pomógł odtworzyć warunki panujące w planetarnych wnętrzachlasers.llnl.gov / Lawrence Livermore National Laboratory

Za pomocą największego i najpotężniejszego lasera na świecie naukowcy po raz pierwszy eksperymentalnie odtworzyli warunki istniejące w głębi planet gigantów. Wytworzona przez nich fala ciśnienia skompresowała diament tak, że odparował w niewyobrażalnie małym ułamku sekundy i znacznie zmienił swoją gęstość. Ten eksperyment pozwolił zrewidować teoretyczne prognozy, według których dotąd opisywano planetarne wnętrza.

Naukowcy z połączonych zespołów amerykańskiego Lawrence Livermore National Laboratory, oraz uniwersytetów Kalifornijskiego, Berkeley i Princeton użyli National Ignition Facility (NIF) - największego i najbardziej energetycznego urządzenia laserowego na świecie - ścisnęli próbki materiału, oddziałując na nie ciśnieniem 50 mln razy większe od ziemskiego ciśnienia atmosferycznego. Mniej więcej takie występują we wnętrzach Jowisza czy Saturna oraz wielu innych planet odkrytych poza Układem Słonecznym.

Jako obiekt eksperymentu wybrano diament, który jest postacią węgla. Badania skupiają się na tym pierwiastku, bo jest czwartym po wodorze, helu i tlenie najbardziej powszechnie występującym w kosmosie. Odgrywa istotną rolę w różnych typach planet, zarówno tych należących do Układu Słonecznego, jak i spoza niego. Wyniki doświadczenia opublikowano w lipcowym numerze czasopisma "Nature".

Ściśnięty diament gęstszy niż ołów

Spośród 192 laserów NIF zespół wykorzystał 176 i za pomocą generowanej przez nie energii wytworzył falę ciśnienia, która w krótkim czasie skompresowała próbkę. Poddany takiemu eksperymentowi diament odparował w mniej niż 10 miliardowych części sekundy. Chociaż jest najmniej ściśliwym znanym materiałem (ściśliwość to miara względnej zmiany objętości cieczy lub ciała stałego w odpowiedzi na zmianę ciśnienia), to w tym doświadczeniu udało się skompresować go do bezprecedensowej gęstości. Okazała się ona większa niż gęstość ołowiu w warunkach otoczenia, który jest od diamentu znacznie cięższy.

- Opracowane tu eksperymentalne techniki zapewniają nowe możliwości odtwarzania warunków ciśnienia i temperatury panujących głęboko we wnętrzach planet - powiedział Ray Smith, fizyk z Lawrence Livermore National Laboratory i główny autor publikacji.

Zgodność ciśnienia i temperatury

Takie wartości ciśnienia, jak te osiągnięte podczas eksperymentu, uzyskiwano już wcześniej, ale towarzyszyły im fale uderzeniowe wytwarzające wysokie temperatury - o wartościach setek tysięcy stopni - które nie pozwalały realistycznie odtworzyć warunków panujących we wnętrzach planet. Żeby tego dokonać, trzeba było rozwiązać problem, jak przy znacznym zwiększeniu ciśnienia utrzymać temperatury na poziomie odpowiadającym wartościom z planetarnych wnętrz.

Można to porównać do przemieszczania pługa - kiedy się chce za jego pomocą przesunąć piasek bez spiętrzania go, ruch musi być odpowiednio wolny. W przypadku eksperymentu z odtwarzaniem warunków panujących w głębi planet cel udało się osiągnąć dzięki ostrożnemu i precyzyjnemu dostrojeniu szybkości, z jaką zmienia się intensywność lasera w czasie.

Konfrontacja teorii z rzeczywistością

Dane uzyskane podczas tych badań to jedne z pierwszych rezultatów odnoszących się do prognoz pochodzących z czasów początków mechaniki kwantowej, czyli sprzed ponad 80 lat. Dotychczas te prognozy rutynowo stosowano do opisywania wnętrz planet i gwiazd. Między tą teorią a nowymi danymi istnieje duża zgodność, jednak odkryto też ważne różnice. To właśnie na nich mają się skupić dalsze badania doświadczenia z udziałem NIF.

Naukowcy mogą teraz dokonać dokładnych pomiarów właściwości odpowiadających za to, jak te planety ewoluują w czasie. Te informacje są niezbędne dla zrozumienia procesu tworzenia się tych masywnych obiektów. Tajemnicą do wyjaśnienia są też właściwości skompresowanego diamentu.

Autor: js/mj / Źródło: sciencedaily.com

Źródło zdjęcia głównego: lasers.llnl.gov / Lawrence Livermore National Laboratory

Pozostałe wiadomości

Gdzie jest burza? W poniedziałek 25.08 błyska się w części Polski. Burzom towarzyszą opady deszczu oraz silne porywy wiatru. Śledź aktualną sytuację pogodową w kraju w tvnmeteo.pl.

Gdzie jest burza? Grzmi w części kraju

Gdzie jest burza? Grzmi w części kraju

Źródło:
tvnmeteo.pl

Sierpniowy rekord temperatury minimalnej został pobity na jednym z polskich mrozowisk. W poniedziałek rano termometry na stacji Biegun Zimna Kotliny Orawsko-Nowotarskiej pokazały zaledwie -3,6 stopnia Celsjusza. Przy gruncie było jeszcze mroźniej.

Tak mroźno w sierpniu nie było tu jeszcze nigdy

Tak mroźno w sierpniu nie było tu jeszcze nigdy

Źródło:
Biegun zimna Kotliny Orawsko-Nowotarskiej, IMGW, tvnmeteo.pl

Gwałtowny skok temperatury nastąpi już w ciągu kilku dni. Na jak długo zawita do nas ciepło? Sprawdź autorską, długoterminową prognozę pogody na 16 dni, przygotowaną przez prezentera tvnmeteo.pl Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: upał na sam koniec wakacji

Pogoda na 16 dni: upał na sam koniec wakacji

Źródło:
tvnmeteo.pl

W USA potwierdzony pierwszy przypadek zakażenia muchą śrubową u człowieka. Larwy tego pasożyta żyją w ciele żywiciela, zjadając jego tkanki. Owad jest szczególnie niebezpieczny dla zwierząt hodowlanych.

Mucha śrubowa w ciele człowieka. Pierwszy przypadek w USA

Mucha śrubowa w ciele człowieka. Pierwszy przypadek w USA

Źródło:
Reuters

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej opublikował prognozę zagrożeń meteorologicznych. Wynika z niej, że w najbliższych dniach do Polski wróci upał. W części kraju mogą zostać wydane ostrzeżenie pierwszego i drugiego stopnia.

Zbliża się fala gorąca. Mogą pojawić się pomarańczowe alarmy

Zbliża się fala gorąca. Mogą pojawić się pomarańczowe alarmy

Źródło:
IMGW

Na północno-wschodnią część Wietnamu natarł groźny tajfun Kajiki. Miejscowe władze ewakuowały ponad 500 tysięcy osób oraz zamknęły szkoły i lotniska.

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters

Stado dzików spacerujące po jednej z dzielnic Budapesztu zwróciło uwagę jej mieszkańców. Władze stolicy Węgier postanowiły wyjść naprzeciw problemowi, stawiając w części miasta specjalne pułapki.

W tej stolicy postawiono pułapki na dziki

W tej stolicy postawiono pułapki na dziki

Źródło:
PAP

Górskie mokradła w Kolorado mogą być miejscem powstawania silnej neurotoksyny. Jak wynika z badań, na skutek zanieczyszczenia środowiska w regionie powstały dogodne warunki do syntezy metylortęci. Naukowcy apelują, że jest to szczególnie niebezpieczne, ponieważ ekosystem jest źródłem wody pitnej dla ponad trzech milionów ludzi.

Górskie mokradła produkują śmiertelnie groźną substancję

Górskie mokradła produkują śmiertelnie groźną substancję

Źródło:
The Conversation

Firma SpaceX odwołała kolejny lot testowy Starshipa. W nocy z niedzieli na poniedziałek największa rakieta świata miała po raz dziesiąty wznieść się w powietrze. Jednak na pół godziny przed startem inżynierowie przerwali procedurę.

Lot Starshipa wstrzymany. Jest nowa data startu

Lot Starshipa wstrzymany. Jest nowa data startu

Źródło:
PAP, Reuters, SpaceX

Pogoda na dziś. Poniedziałek 25.08 zapowiada się z temperaturą dochodzącą maksymalnie do 20-21 stopni Celsjusza. W części kraju popada deszcz, niewykluczona jest też burza.

Pogoda na dziś - poniedziałek, 25.08. Opady w części kraju, możliwe burze

Pogoda na dziś - poniedziałek, 25.08. Opady w części kraju, możliwe burze

Źródło:
tvnmeteo.pl

W Normandii na północy Francji udało się uchwycić na nagraniu niezwykle efektowne zjawisko - fragment klifu runął do morza. Choć w pobliżu znajdowali się ludzie, w zdarzeniu nikt nie ucierpiał.

Fragment klifu runął do morza. Zobacz nagranie

Fragment klifu runął do morza. Zobacz nagranie

Źródło:
Reuters, huffingtonpost.fr

W niedzielę północne Włochy nawiedziła gwałtowna burza, które przyniosła ze sobą silny deszcz i wiatr, a miejscami także grad. Żywioł łamała drzewa, dewastował plaże oraz zamieniał ulice w potoki. Trwa usuwanie szkód.

Sztab kryzysowy, połamane drzewa, utrudnienia na kolei

Sztab kryzysowy, połamane drzewa, utrudnienia na kolei

Źródło:
PAP, tg24.sky.it

Hiszpańska agencja meteorologiczna AEMET przekazała, że fala upałów, która zakończyła się przed niespełna tygodniem, była najsilniejsza w historii pomiarów. Sierpniowa anomalia temperatury wyniosła 4,6 stopnia Celsjusza.

Takiej fali upałów jeszcze tam nie było

Takiej fali upałów jeszcze tam nie było

Źródło:
PAP, EFE, El Mundo

Tuż za Erin, która przez jakiś czas była huraganem, utworzyła się inna burza tropikalna. Fernand, bo takie otrzymała imię, w najbliższych dniach będzie przemieszczać się przez środkowy Atlantyk.

Tuż za Erin podąża Fernand. Czy stanie się huraganem

Tuż za Erin podąża Fernand. Czy stanie się huraganem

Źródło:
The Weather Channel, AccuWeather

W niedzielę na Kasprowym Wierchu leżał śnieg. Opady związane były z zimnym powietrzem arktycznym, które napływa obecnie do Polski. W niektórych miejscach termometry pokazywały w nocy ujemne wartości.

Odrobina zimy w sierpniu. W Tatrach spadł śnieg

Odrobina zimy w sierpniu. W Tatrach spadł śnieg

Aktualizacja:
Źródło:
TOPR, tvnmeteo.pl, TVN24

Na północno-wschodnią część Wietnamu natarł groźny tajfun Kajiki. Miejscowe władze ewakuowały ponad 500 tysięcy osób oraz zamknęły szkoły i lotniska.

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters

Szron pojawił się na samochodach w nocy z soboty na niedzielę. Na Kontakt24 otrzymaliśmy zdjęcia dokumentujące przymrozek na Dolnym Śląsku. To nie jedyne ciekawe zjawisko, jakie przyniosła nam pogoda w ciągu ostatniej doby.

Grad, szron i trąby wodne. Sobotnia aura na zdjęciach

Grad, szron i trąby wodne. Sobotnia aura na zdjęciach

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl, Kontakt24

Jezioro w północnym Pakistanie jest na skraju wylania. Jak poinformowały władze prowincji Gilgit-Baltistan, zbiornik powstał na skutek zejścia lawiny błotnej, która zablokowała jedną z rzek. Jeśli dojdzie do przerwania naturalnej tamy, spiętrzona woda może zagrozić kilku miastom.

Po lawinie powstało jezioro. Jest śmiertelnie niebezpieczne

Po lawinie powstało jezioro. Jest śmiertelnie niebezpieczne

Źródło:
Reuters, The Nation Pakistan

W sobotę pogoda w Polsce jest zmienna. Lokalnie występują burze, a na północy nad Bałtykiem pojawiają się trąby wodne. Zjawiska można zobaczyć na nagraniach.

"Wyjąłem telefon i zacząłem nagrywać". Znów pojawiły się nad Bałtykiem

"Wyjąłem telefon i zacząłem nagrywać". Znów pojawiły się nad Bałtykiem

Źródło:
tvnmeteo.pl

Przed jedną ze szkół w mieście Pearl w amerykańskim stanie Missisipi pojawił się aligator. Dzieci i nauczyciele przez kilka godzin musieli pozostać w budynku. Zwierzę zostało bezpiecznie odłowione i przewiezione z dala od zabudowań.

Przed szkołą pojawił się aligator

Przed szkołą pojawił się aligator

Źródło:
CNN

Sześciu uczniów utonęło w Egipcie podczas wycieczki szkolnej na plaży Abu Tlat w Aleksandrii. Mimo obowiązującego zakazu kąpieli, grupa weszła do morza. Ratownicy uratowali 21 innych osób. Jak informują lokalne media, zakaz wchodzenia do morza łamany jest notorycznie, co prowadzi do kolejnych tragedii.

Pływali mimo czerwonej flagi. Sześciu uczniów utonęło

Pływali mimo czerwonej flagi. Sześciu uczniów utonęło

Źródło:
PAP

W ostatnim czasie na plażach w trzech gminach brazylijskiego stanu Sao Paulo znaleziono setki martwych pingwinów. Większość z nich to młode osobniki. Naukowcy nie znają jeszcze dokładnej przyczyny tak masowej śmierci zwierząt, ale są pewne hipotezy.

Na plażach znaleziono setki martwych pingwinów

Na plażach znaleziono setki martwych pingwinów

Źródło:
PAP, Globo, Poder360

Brytyjscy naukowcy odkryli nowy gatunek dinozaura. Skamieniałości sprzed 125 milionów lat wskazują, że zwierzę wyróżniało się wyjątkowo długimi, kolczastymi wyrostkami na grzbiecie i ogonie, przypominającymi żagiel.

Jego grzbiet przypominał żagiel. Odkryto nowy gatunek dinozaura

Jego grzbiet przypominał żagiel. Odkryto nowy gatunek dinozaura

Źródło:
PAP

Na początku września dojdzie do zaćmienia Księżyca, które będzie można oglądać w naszym kraju. Tarcza naszego naturalnego satelity zostanie przysłonięta przez cień rzucany przez Ziemię.

Zbliża się zaćmienie Księżyca. Czy będzie widoczne w Polsce

Zbliża się zaćmienie Księżyca. Czy będzie widoczne w Polsce

Źródło:
PAP

Nawalny deszcz nawiedził stan Uttarakhand w północnych Indiach. Doprowadził do osunięcia ziemi i powodzi błyskawicznych. W lawinie błotnej całkowicie zniszczone zostały dwa domy, a kilkanaście kolejnych - poważnie uszkodzonych. Ekstremalne zjawiska pogodowe nasilają się wskutek zmieniającego się klimatu, a kolejne ulewy mogą jeszcze pogorszyć sytuację.

Lawina błotna przyszła w nocy. Są zaginieni

Lawina błotna przyszła w nocy. Są zaginieni

Źródło:
Reuters

Naukowcy z Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN) wyodrębnili trzy nowe gatunki żyraf. Do tej pory sądzono, że istnieje na Ziemi tylko jeden - podała stacja BBC.

Gatunków tych majestatycznych zwierząt jest więcej niż sądzono

Gatunków tych majestatycznych zwierząt jest więcej niż sądzono

Źródło:
PAP, BBC

Plaże w Guardamar del Segura, na południowo-wschodnim wybrzeżu Hiszpanii, zostały tymczasowo zamknięte po tym, jak w wodach przybrzeżnych zauważono dwa jadowite morskie ślimaki, znane też jako niebieskie smoki. Mimo niewielkich rozmiarów mogą być niebezpieczne - kontakt z nimi może grozić bolesnymi poparzeniami skóry.

Niebieskie smoki przy popularnych plażach. Zakazano kąpieli

Niebieskie smoki przy popularnych plażach. Zakazano kąpieli

Źródło:
CNN, tvnmeteo.pl