Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Na Jupiteru prší hélium

Na Jupiteru prší hélium

Vznik héliového deště v nitru planety Jupiter
Vznik héliového deště v nitru planety Jupiter
Plynné hélium je na Zemi používáno k plnění balónů, pohybujících se "vzhůru". Uvnitř planety Jupiter jsou však tak nezvyklé podmínky, že podle předpovědi vědců University of California, Berkeley, hélium kondenzuje do kapiček, které naopak padají dolů v podobě héliového deště.

Héliový déšť byl dříve navrhován jako možné vysvětlení zvýšeného vyzařování energie u planety Saturn - obří plynné planety podobné Jupiteru, avšak s třetinovou hmotností.

Na Jupiteru, jak tvrdí pracovníci University of California, jsou héliové deště tím nejlepším možným způsobem, jak vysvětlit nedostatek neonu ve vnějších vrstvách planety. Neon se rozpouští v héliových dešťových kapkách a společně s nimi padá směrem do nitra planety, kde je znovu uvolňován, čímž jsou horní vrstvy planety ochuzovány o oba plynné elementy v souladu s pozorováním.

"Hélium kondenzuje nejprve jako mlžný opar v horních vrstvách planety, podobně jako oblaka, a jak se kapičky hélia zvětšují, padají směrem do nitra," říká Hugh Wilson, postgraduální student na University of California, Berkeley a spoluautor zprávy publikované v časopise Physical Review Letters. "Neon se rozpouští v héliu a společně s ním padá dolů, a tak náš výzkum spojuje pozorovaný nedostatek neonu v atmosféře a další navrhovaný proces - héliový déšť."

Wilsonův spolupracovník Burkhard Militzer, odborný asistent pro planetární výzkum a astronomii na UC Berkeley poznamenává, že "déšť" - kapky vody padající na povrch Země - je nepřesným popisem toho, co se odehrává v atmosféře Jupiteru. Kapky hélia vznikají ve výšce zhruba 10 000 až 13 000 km pod horní vrstvou vodíkových oblaků, za tlaků a teplot tak vysokých, že "nemůžete rozeznat, zda přítomný vodík a hélium jsou v plynném či kapalném stavu," dodává Burkhard Militzer. Všechno je zde v tekutém stavu (výraz tekutina zahrnuje plyny i kapaliny), takže přítomný déšť jsou ve skutečnosti kapky tekutého hélia smíchané s neonem a padající dolů napříč tekutým kovovým vodíkem.

Astronomové předpokládají, že přispějí ke zpřesnění modelu nitra planety Jupiter a modelů ostatních obřích planet. Modelování vnitřní stavby planet se stalo žhavou oblastí výzkumu od doby, kdy bylo objeveno několik stovek extrasolárních planet, nacházejících se v extrémním prostředí v okolí jiných hvězd než Slunce. Zjištěné informace budou rovněž důležité pro NASA, respektive pro připravovanou sondu k Jupiteru s názvem Juno. Její start je naplánován na srpen 2011 a navedení na oběžnou dráhu kolem Jupiteru na říjen 2016.

Militzer a Wilson se zabývají výpočty vlastností nitra planety Jupiter prostřednictvím počítačových simulací. Především se snaží zjistit, co se děje s rozhodujícími složkami - vodíkem a héliem - při vzestupu teploty a tlaku směrem do centra planety. Tyto podmínky jsou zde natolik extrémní, než aby je bylo možné reprodukovat v pozemních laboratořích. Dokonce při experimentech v komůrce na diamantové kovadlině lze vytvořit pouze podobný tlak jako v zemském jádru. V roce 2008 vedly Militzerovy počítačové simulace k závěru, že kamenné jádro Jupiteru je obklopeno tlustou vrstvou zmrzlého metanu, čpavku a vody (v podobě ledu), a tudíž jeho hmotnost je 2krát větší, než se do té doby předpokládalo.

Současné výzkumy jsou v souladu s objevy sondy Galileo, jejíž atmosférické pouzdro proniklo v roce 1995 hluboko do atmosféry Jupiteru a vysílalo na Zemi informace o teplotě, tlaku a množství prvků až do okamžiku, kdy bylo zničeno tlakem okolní atmosféry. Výskyt všech prvků se zdá být nepatrně bohatší ve srovnání s jejich množstvím na Slunci - což je předpokládané množství jednotlivých prvků z doby před 4,56 miliardy roků, kdy Sluneční soustava vznikla - kromě obsahu hélia a neonu.

Počítačové simulace astronomů ukazují, že jediný způsob, jak mohl být neon odstraněn z horních vrstev atmosféry, je jeho vypadávání společně s héliem, protože hélium a neon se snadno mísí, podobně jako voda a alkohol. Výpočty, které provedli Militzer a Wilson napovídají, že v oblasti 10 000 až 13 000 km pod "povrchem" planety, kde je teplota zhruba 5 000 °C a tlak téměř dvoumiliónkrát vyšší než atmosférický tlak na povrchu Země, vodík získává vlastnosti vodivého kovu. Hélium, které ještě nemá vlastnosti kovu, se nemůže mísit s kovovým vodíkem, a tak vytváří kapky podobně jako olej ve vodě. To poskytuje vysvětlení pro odstranění neonu z horních vrstev atmosféry Jupiteru.

"Jak hélium a neon padají stále hlouběji do nitra planety, okolní prostor bohatý na vodík je pomalu ochuzován o neon a hélium," říká Militzer. "Zjištěná koncentrace obou prvků je co do množství v souladu s našimi výpočty."

Přítomnost héliového deště na Saturnu byla předpokládána na základě odlišných pozorování: Saturn je teplejší než by měl být v závislosti na jeho stáří a pravděpodobné rychlosti ochlazování. Při pádu kapiček héliového deště se uvolňuje teplo, které vysvětluje pozorovaný rozdíl.

Teplota na Jupiteru je v souladu s modely rychlosti jeho chladnutí v závislosti na předpokládaném stáří, a tudíž nebylo nutné uvažovat hypotetické héliové deště. To se změnilo až objevem úbytku neonu v horních vrstvách Jupiterovy atmosféry.

Zdroj: www.berkeley.edu
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí




O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.



48. vesmírný týden 2016

48. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 28. 11. do 4. 12. 2016. Měsíc bude v novu, večer projde kolem Venuše, která je krásně vidět jako jasná hvězda na jihozápadě. Večer je vidět také Mars, ráno Jupiter. Na Slunci se objevila skvrnka. Čeká nás start nákladní lodi Progress k ISS.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Airglow pod Malými Karpatami

Výrazný airglow so štruktúrou bol po celú noc pozorovateľný aj v nížinách juhozápadného Slovenska. Obzor je prežiarený mestom Trnava. Dosiaľ som tento jav pozoroval len v horách od nadmorskej výšky 1000 m. K ránu jeho intenzita klesala.

Další informace »