
暗氫層示意圖:岡察洛夫研究團隊通過模擬實驗發現,在類似木星這樣的氣態巨型行星表面之下存在暗氫層。
據國外媒體報道,氫是宇宙中最豐富的元素,它的結構也是最為簡單的,每個原子中只有一個電子。但是,這種簡單性具有很大的欺騙性,因為還有太多關于氫的未知領域我們人類從未涉足,其中一個最大的未解之謎就是在巨型行星內核極端高溫高壓的環境下氫的轉化過程。在這種極端高溫高壓環境下,氫被極度壓縮并變成液態金屬。美國卡內基研究所科學家亞歷山大-岡察洛夫和英國愛丁堡大學科學家斯圖亞特-麥克米蘭近日在《物理評論快報》發表最新研究成果,聲稱發現氫在轉化過程中氣態與金屬態之間的中間狀態,他們將其稱為“暗氫”。
美國卡內基研究所科學家亞歷山大-岡察洛夫和英國愛丁堡大學科學家斯圖亞特-麥克米蘭在實驗室中模擬了巨型行星內核的極端高溫高壓環境,并監測了在這種環境下氫的轉化過程。研究人員發現了氫在轉化過程中在氣態與金屬態之間還有一個中間狀態,他們將其稱為“暗氫”。在諸如木星這樣的巨型行星表面,氫是一種氣體。但是,在木星表面的氫氣與內核的液態金屬氫之間,還有一層暗氫層。
研究人員采用激光加熱金剛石壓砧方法建立了類似于氣態巨型行星內核的極端高溫高壓環境,然而再監測在1萬倍到150萬倍大氣壓下和高達1萬華氏度(約合5538攝氏度)的高溫下氫的物理學變化。他們發現一個意想不到的中間階段,而且這時中間態的氫不會反射或傳輸任何可見光,但可以傳輸紅外輻射或熱量。岡察洛夫解釋說,“這一發現或許可以用來解釋熱量為什么容易從土星等氣態巨型行星逃逸。”
科學家們還發現,這種中間態的暗氫也具有某種金屬性質,即它可以導電,雖然導電性很微弱。這就意味著氣態巨型行星內部金屬態氫的運動可以在行星周圍產生一個磁場。同樣的道理,地球內核液態鐵的運動也會形成一個磁場。岡察洛夫解釋說,“這種暗氫層發現非常意外。我們相信在行星內核存在氣態氫向金屬態氫的轉化過程。”(彬彬)