I Misteri dell’Idrogeno Metallico

I Misteri dell’Idrogeno Metallico

Densi vortici di idrogeno metallico circolano all’interno di Giove, Saturno, e di molti esopianeti. Modellare gli effetti di questa forma esotica di materia sui pianeti giganti è una sfida scientifica di lunga data. Ora, nel corso di un nuovo studio, gli scienziati si sono proposti di scoprire come i flussi di idrogeno metallico possano dar origine al possente campo magnetico di Giove

La sua abbondanza nel Sistema Solare, nonostante l’estrema rarità sulla Terra, rende l’idrogeno metall ico un argomento interessante per i ricercatori del Laboratory of Laser Energetics (LLE) all’University of Rochester, che studiano la formazione, l’evoluzione e il campo magnetico dei pianeti.

“L’idrogeno metallico è la forma di materia più abbondante nel nostro Sistema Solare” afferma Mohamed Zaghoo. “È un peccato che non sia presente naturalmente qui sulla Terra, ma su Giove ci sono oceani di idrogeno metallico. Vogliamo scoprire come questi oceani diano origine al possente campo magnetico di Giove”. Zaghoo e Gilbert ‘Rip’ Collins hanno studiato la conducibilità dell’idrogeno metallico per scoprire i misteri dell’effetto dinamo, il meccanismo che genera i campi magnetici. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.

Ogni elemento si comporta in modo differente sottoposto a intense temperature e pressioni. L’idrogeno è un normale gas, ma a elevate temperature e pressioni, le condizioni che esistono all’interno di pianeti come Giove, l’idrogeno assume le proprietà di un metallo liquido e si comporta come un conduttore di elettricità. Anche se gli scienziati hanno teorizzato per decenni l’esistenza di questo elemento estremo, è stato per lungo tempo quasi impossibile ricrearlo sulla Terra.

Al laboratorio LLE i ricercatori utilizzano il laser OMEGA per inviare impulsi su un campione di idrogeno, sviluppando condizioni di elevata pressione e alte temperature che permettono agli atomi di idrogeno di spezzarsi. Quando accade, l’idrogeno si trasforma dallo stato gassoso a un lucente stato liquido, simile al mercurio. Studiando la conducibilità dell’idrogeno metallico, il team ha ricostruito un modello più accurato dell’effetto dinamo, un processo per cui l’energia cinetica di fluidi conduttori in movimento si converte in energia magnetica. I giganti gassosi come Giove hanno una dinamo molto potente, ma il meccanismo è presente anche nel nucleo terrestre. Questa dinamo crea il nostro campo magnetico, rendendo la Terra abitabile e protetta dal vento solare.

I ricercatori hanno focalizzato il loro studio sulla relazione fra idrogeno metallico e l’inizio dell’effetto dinamo, inclusa la profondità a cui si forma la dinamo di Giove. Hanno scoperto che la dinamo dei giganti gassosi ha origine probabilmente più vicino alla superficie rispetto alla dinamo terrestre. Questi dati, combinati con quelli della sonda Juno, possono essere incorporati in futuri modelli di simulazione. Una migliore comprensione dei pianeti del nostro Sistema Solare può fornire maggiori indizi sul campo magnetico degli esopianeti in generale, e aiutarci a sondare la possibilità della presenza di vita in questi mondi lontani.
[ Barbara Bubbi ]

Image Credit: Mark Meamber/LLNL

https://eurekalert.org/pub_releases/2018-07/uor-rum072318.php