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.



44. vesmírný týden 2020

44. vesmírný týden 2020

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 26. 10. do 1. 11. 2020. Měsíc bude v úplňku. Večer jsou nízko nad jihozápadem Jupiter a Saturn, během noci stoupá vysoko Mars. Ráno je vidět jasná Venuše. Aktivita Slunce je nízká. Zajímavé pohledy na komety stále nabízí druhá polovina noci. V minulém týdnu úspěšně dosedla kabina Sojuzu MS-16 s třemi kosmonauty. SpaceX završila stovku úspěšných startů do vesmíru. NASA potvrdila úspěšný odběr vzorků z asteroidu Bennu, ale odběrná nádoba není zcela uzavřena, možná je přeplněná. Před 100 lety byla objevena první „kentauří“ planetka Hidalgo.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

LBN468 Temná a reflexní mlhovina škorpion

  Titul Česká astrofotografie měsíce za září 2020 získal snímek „LBN468 - temná a reflexní mlhovina v Cefeovi“, jehož autorem je Tomáš Zábranský   Na naší obloze je několik souhvězdí, která nikdy nezapadají. Jsou tak blízko nebeského pólu, že se ani při největší snaze během

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

M42

M42

Další informace »