Waterstof en helium scheiden zich af bij drukken en temperaturen die in de gasreus worden aangetroffen
De atmosfeer van Jupiter (foto) bestaat voornamelijk uit waterstof en helium. Diep in de gasreus kan helium zich vormen tot vallende druppeltjes heliumregen.
Er kunnen hagelslag heliumregen op Jupiter vallen.
Bij drukken en temperaturen die aanwezig zijn in de gasreus, de waterstof en helium die het grootste deel van zijn atmosfeer vormen niet mengen, volgens laboratoriumexperimenten gerapporteerd in de 27 mei Natuur. Dat suggereert dat diep in de atmosfeer van Jupiter waterstof en helium zich scheiden, waarbij de heliumdruppels vormen die dichter zijn dan de waterstof, waardoor ze neerregenen (SN: 19-04-21).
De gemarmerde buitenkant van Jupiter is vrij bekend terrein, maar het is nog steeds niet duidelijk wat er ver onder de wolkentoppen gebeurt. Dus ontwierpen onderzoekers een experiment om waterstof en helium samen te persen, waarbij een druk werd bereikt van bijna 2 miljoen keer de atmosferische druk van de aarde en temperaturen van duizenden graden Celsius, vergelijkbaar met de binnenlagen van gasreuzen.
“We reproduceren de omstandigheden binnen de planeten”, zegt natuurkundige Marius Millot van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië.
Millot en collega’s persten een mengsel van waterstof en helium tussen twee diamanten en sloegen het brouwsel met een krachtige laser om het nog verder samen te drukken. Naarmate de druk en temperatuur toenam, zagen de onderzoekers een abrupte toename in hoe reflecterend het materiaal was. Dat suggereert dat helium zich afscheidde van waterstof, dat onder deze omstandigheden een vloeibaar metaal wordt (SN: 8/10/16). Bij nog hogere drukken en temperaturen nam de reflectiviteit af, wat suggereert dat waterstof en helium weer begonnen te mengen.
De onderzoekers berekenden dat waterstof en helium ongeveer 11.000 kilometer onder de wolkentoppen van Jupiter zouden scheiden, tot een diepte van ongeveer 22.000 kilometer.
De resultaten kunnen wetenschappers helpen de waarnemingen van ruimtevaartuig Galileo te verklaren (SN: 18-2-02) en Juno (SN: 3/7/18), zoals het feit dat de buitenste lagen van de atmosfeer van Jupiter minder helium bevatten dan verwacht.
