科學家終於揭開液態金屬氫的神祕面紗

人氣 3015

【大紀元2018年08月08日訊】(大紀元記者晨曦編譯報導)金屬氫是地球上最稀有的材料之一,但卻在太陽系中大量存在。超過80%的行星,包括木星、土星甚至於數百顆太陽系外行星,都是由這種奇特的物質構成的。

因此,美國羅切斯特大學激光能量學實驗室(Laboratory for Laser Energetics)的科學家們對金屬氫產生了濃厚的興趣。他們研究行星的生成和演化過程,包括我們太陽系內及系外行星如何形成磁屏蔽。

實驗室助理研究員Mohamed Zaghoo表示,木星上存在著大量的金屬氫,同時也擁有太陽系中最為強大的磁屏蔽,這是木星最大的奧祕之一。

Zaghoo和機械工程學及物理學教授、高能量密度物理項目負責人Gilbert Collins共同對木星內核周圍的金屬氫的特性、包括電導率進行了探索,進一步揭示了電磁效應的奧祕,這是一種在行星上形成磁屏蔽的機制。該研究結果發表在《天體物理期刊》(Astrophysical Journal)上。

在極端條件下生成金屬氫

在極端壓力和溫度下,每種元素的狀態都不一樣。比如,水加熱後會產生水蒸氣,冰凍後會形成固態冰。氫通常是一種氣體,但在高溫高壓下卻以液態金屬的形式存在,其性質就像電導體。在類似木星的行星內,就存在這種高溫高壓條件。

科學家們已經對金屬氫進行了數十年的理論研究,但因其生成條件的極端性,在地球上僅有幾個地方能將其製造出來,羅切斯特大學激光能量學實驗室就是其中一處。

在這裡,研究團隊使用強大的OMEGA激光器向氫氣囊上發射脈衝。激光撞擊樣本,形成高壓高溫條件,使緊密結合的氫原子斷裂,氫氣從氣態轉變為閃亮的液態,就像汞元素一樣。
電磁效應

通過研究金屬氫的電導率,Zaghoo和Collins建立了更準確的電磁效應模型。像木星這樣的氣體巨星具有非常強大的電磁效應,該機制也同樣存在於地球深處的外核中。這種電磁效應創造了地球磁場,保護人類免受有害太陽粒子的影響,使地球適合我們居住。

科學家能繪製出地球的磁場圖,但由於地球有磁性地殼,衛星看不到地球深處的電磁活動。而木星沒有地殼屏障,這使得衛星較容易觀察到其深部結構,如當前環繞木星運行的美國國家航空航天局(NASA)的Juno太空探測器。

Collins表示:「能夠描述液體金屬氫這種最有趣的物質狀態之一,並在實驗室中利用這些知識來解釋太空探測器獲得的衛星資料,然後將其全部應用於太陽系外行星,這很令人振奮。」

Zaghoo和Collins將研究重點放在金屬氫與電磁效應開始之間的關係上,包括木星電磁效應形成的深度。他們發現,與地球的電磁效應相比,像木星這樣的氣體巨星的電磁效應可能更接近地表,因為那裡的金屬氫最具傳導性。將這些與Juno的資料相結合並應用到模型中,就能更全面地了解星體的電磁效應。

這也有助於科學家們深入探索系外行星的磁屏蔽,並判斷其它行星上生命存在的可能性。Zaghoo表示,科學界認為,電磁理論和磁屏蔽是星球可居住性的關鍵條件,有磁屏蔽的行星能夠更好地維持大氣層,因而也更適合生命生存。我們每年都能發現數百顆系外行星,其中很多類似木星和土星。雖說無法前往,但用我們所了解到的太陽系巨星的知識來建立模型,就能大致推測那些系外行星的狀態。◇#

責任編輯:朱涵儒

相關新聞
鎳氫科技發明人:氫時代即將來臨
美研製出世上最小燃料電池 直徑3毫米
零汙染氫電池車 台北市府公務試用
氫燃料汽車安全嗎?(下)
最熱視頻
【直播】5.27疫情追蹤:白宮反擊社交媒體審查
【紀元播報】若中共鎮壓香港 「美國與港人站一起」
【紀元播報】美議員促用馬格尼茨基法制裁10中共官員
【有冇搞錯】香港文革再現 美國必定行動
【珍言真語】楊岳橋:國安法災難性影響 港人不退縮
【紀元播報】獨家:武漢同濟醫院文件曝器官移植祕密
如果您有新聞線索或資料給大紀元,請進入安全投稿爆料平台
評論