MADRID, 30 Jul. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Laboratorio de Láser Energético (LLE) de la Universidad de Rochester han creado hidrógeno metálico, una forma exótica de la materia, para estudiar el campo magnético de Júpiter.
La investigación tiene implicaciones en la formación y evolución de los planetas, incluida la forma en que los planetas, tanto dentro como fuera de nuestro sistema solar, forman escudos magnéticos.
El hidrógeno metálico es uno de los materiales más raros en la Tierra, sin embargo, más del 80 por ciento de los planetas, incluidos Júpiter, Saturno y cientos de planetas extrasolares, están compuestos de esta forma exótica de materia.
Su abundancia en nuestro sistema solar -a pesar de su rareza en la Tierra- hace que el hidrógeno metálico sea un foco intrigante para los investigadores LLE de la Universidad de Rochester que estudian la formación y evolución de planetas, incluyendo cómo planetas dentro y fuera de nuestro planeta el sistema solar forma escudos magnéticos.
OCÉANOS DE HIDRÓGENO METÁLICO EN JÚPITER
"El hidrógeno metálico es la forma más abundante de materia en nuestro sistema planetario", dice en un comunicado Mohamed Zaghoo, un investigador asociado en el LLE. "Es una pena que no lo tengamos de forma natural aquí en la tierra, pero en Júpiter hay océanos de hidrógeno metálico. Queremos descubrir cómo estos océanos dan lugar al enorme campo magnético de Júpiter".
Zaghoo y Gilbert "Rip" Collins, profesor de ingeniería mecánica y de física y director del programa de física de alta densidad de Rochester, estudiaron la conductividad del hidrógeno metálico para descifrar aún más los misterios del efecto dínamo, el mecanismo que genera el magnetismo campos en planetas, incluida la Tierra. Publicaron sus hallazgos en el Astrophysical Journal.
CREAR HIDRÓGENO METÁLICO EN EL LLE
Cada elemento actúa de manera diferente bajo una presión y temperatura intensas. El calentamiento del agua, por ejemplo, genera un gas en forma de vapor de agua; congelarlo crea hielo sólido. El hidrógeno es normalmente un gas, pero a altas temperaturas y presiones, las condiciones que existen en planetas como Júpiter, el hidrógeno adquiere las propiedades de un metal líquido y se comporta como un conductor eléctrico.
Aunque los científicos teorizaron durante décadas sobre la existencia de hidrógeno metálico, era casi imposible crearlo en la Tierra. "Las condiciones para crear hidrógeno metálico son tan extremas que, aunque el hidrógeno metálico es abundante en nuestro sistema solar, solo se ha creado en algunos lugares de la Tierra", dice Zaghoo. "El LLE es uno de esos lugares".
En el LLE, los investigadores usan el poderoso láser OMEGA para disparar pulsos en una cápsula de hidrógeno. El láser incide sobre la muestra, desarrollando una condición de alta temperatura y alta presión que permite que los átomos de hidrógeno fuertemente unidos se rompan. Cuando esto sucede, el hidrógeno se transforma de su estado gaseoso a un estado líquido brillante, muy parecido al elemento mercurio.
ENTENDIENDO EL EFECTO DINAMO
Al estudiar la conductividad del hidrógeno metálico, Zaghoo y Collins pueden construir un modelo más preciso del efecto dínamo, un proceso donde la energía cinética de la conducción de fluidos en movimiento se convierte en energía magnética. Los gigantes de gas como Júpiter tienen una dínamo muy poderosa, pero el mecanismo también está presente en las profundidades de la Tierra, en el núcleo externo.
Esta dínamo crea nuestro propio campo magnético, haciendo que nuestro planeta sea habitable al protegernos de partículas solares dañinas. Los investigadores pueden mapear el campo magnético de la Tierra, pero, debido a que la Tierra tiene una corteza magnética, los satélites no pueden ver lo suficientemente lejos en nuestro planeta como para observar la dínamo en acción. Júpiter, por otro lado, no tiene una barrera de corteza. Esto hace que sea relativamente más fácil para los satélites, como la sonda espacial Juno de la NASA, actualmente en órbita alrededor de Júpiter, observar las estructuras profundas del planeta, dice Collins.
"Es muy emocionante poder caracterizar uno de los estados más interesantes de la materia, el hidrógeno metálico líquido, aquí en el laboratorio, usar este conocimiento para interpretar datos satelitales de una sonda espacial, y luego aplicar esto a planetas extrasolares".
Zaghoo y Collins centraron su investigación en la relación entre el hidrógeno metálico y el inicio de la acción de dínamo, incluida la profundidad donde se forma la dínamo de Júpiter. Descubrieron que es probable que la dínamo de gigantes gaseosos como Júpiter se origine más cerca de la superficie, donde el hidrógeno metálico es más conductor, que la dínamo de la Tierra. Esta información, combinada con las revelaciones de Juno, se puede incorporar en modelos simulados que permitirán una imagen más completa del efecto dínamo.
"Parte del mandato para la misión de Juno era tratar de comprender el campo magnético de Júpiter", dice Zaghoo. "Una pieza complementaria clave de los datos de Juno es cómo el hidrógeno conductor se encuentra a distintas profundidades dentro del planeta. Necesitamos incorporar esto en nuestros modelos para hacer mejores predicciones sobre la composición y evolución del planeta actual".
