Giu 25

Un’altra cosa “oscura”, ma questa volta ha un senso fisico… **

Materia oscura, energia oscura, radiazione oscura… Tutto ciò che non si riesce a spiegare o a osservare ha ormai preso il nome di “oscuro”: fa fine, non impegna ed è molto di moda. Non sobbalzate sulle sedia, quindi, se fa l’ingresso anche l’idrogeno oscuro. Questa volta è stato confermato da esperimenti di laboratorio e ha tutte le possibilità di esistere nelle atmosfere dei giganti planetari.

Pianeti come Giove sono composti essenzialmente di idrogeno (oltre a un po' di elio), il più semplice e il più abbondante degli elementi chimici, formatosi subito dopo il Big Bang (come abbiamo raccontato QUI). Il cibo e il componente stesso delle stelle, che i pianeti più grandi sono riusciti a trattenere attorno a sé.

Tuttavia, a mano a mano che si scende nelle profondità di un pianeta gigante, la pressione e la temperatura crescono a dismisura, mettendo anche in crisi la struttura più semplice dell’Universo: l’atomo di idrogeno, dove un solo elettrone si muove disperatamente e in modo quantistico attorno a un singolo protone.

Senza entrare in particolari troppo tecnici, possiamo immaginare che l’idrogeno schiacciato com'è dalla pressione e agitato da un temperatura altissima (10 000 K) assume una struttura complessiva del tutto particolare. In qualche modo gli elettroni si mettono a disposizione di tutti gli atomi e l’idrogeno acquista le caratteristiche di un metallo, anche se mantiene lo stato liquido. Un pianeta come Giove deve contenere al suo interno un enorme oceano di idrogeno liquido metallico, capace di comportarsi come un buon conduttore.

Il passaggio da idrogeno molecolare a idrogeno liquido metallico non può essere repentino e si è sempre pensato a una qualche fase intermedia. Ebbene, queste condizioni sono state riprodotte in laboratorio facendo variare la pressione da  10 000 a 1.5 milioni di volte quella terrestre al suolo e si sono raggiunte temperature dell’ordine di oltre 5000 °C. Con grande soddisfazione si è vista una fase intermedia, del tutto inaspettata. L’idrogeno non riflette e nemmeno trasmette la luce visibile (quindi, è oscuro), ma è capace di lasciare passare la radiazione infrarossa, ossia il calore.

Le conseguenze sono molto interessanti e spiegherebbero il fatto che Saturno, ad esempio, riesce a liberare più calore di quanto teorizzato e, inoltre, permetterebbero una debole corrente elettrica, dato che l'idrogeno avrebbe  una struttura “quasi” metallica. Ne segue un ruolo non trascurabile di questo strato intermedio nella creazione e nel mantenimento del campo magnetico, con modalità tutte da studiare.

Una volta tanto, l’aggettivo “oscuro” si riferisce a qualcosa che non si può “vedere”, ma che può esistere realmente.

Articolo originale QUI

La nuova visione dell’interno di Giove. Fonte: University of Edinburgh (grafica) e NASA (foto)
La nuova visione dell’interno di Giove. Fonte: University of Edinburgh (grafica) e NASA (foto)

Lo sapete che anche Giove ha gli anelli?

6 commenti

  1. Mario Fiori

    Caro Enzo quindi questa transazione dal molecolare al liquido-metallico produce calore in maniera industriale e sarebbe la possibile responsabile del grande calore , diciamo, di rimando di questi Pianeti, Saturno in paerticolare?

    Perchè maggiormente Saturno che è un tantino più piccolo di Giove?

    Comunque Enzo questo idrogeno al momento è oscuro ma esiste e quindi un nome lo daranno presto.

    E' l'inesistente, ciò per il quale molto spesso ci si arrampica sugli specchi, che resta molto oscuro ed oscura molto le menti di chi vuole a tutti i costi che ci sia qualcosa di "mediaticamente" misterioso.

  2. Mario Fiori

    Scusa Enzo volevo dire transizione ma sai...oggi sono stato al mercato :mrgreen:

  3. Luigino

    Che significa l'espressione "In qualche modo gli elettroni si mettono a disposizione di tutti gli atomi" ?

  4. Sì, Mario, in qualche modo si riesce a capire la grande produzione di calore che dovrebbe fare più fatica a uscire. Tra Giove e Saturno può essere solo questione di grandezza degli strati, ma ancora è presto per una conferma decisiva.

    caro Luigino,

    in pratica le strutture metalliche liberano i loro elettroni periferici che creano una specie di nube di elettroni attorno ai nuclei atomici, senza una fissa dimora attorno a uno o all'altro, ma disponibili per tutti. Questa è cosa comune per i metalli e lo è anche per questa formazione liquida dell'idrogeno.

  5. Ronz

    Egregio Professor Zappalà,

    Vorrei capire in che stato si trovano questi elementi all'interno dei giganti gassosi come Giove o Saturno. Mi pare di aver capito che l'idrogeno metallico è un liquido a tutti gli effetti come il magma all'interno della terra o il metallo fuso di una acciaieria, quindi con una tensione superficiale mentre gli strati intermedi come la fascia di idrogeno oscuro e di idrogeno molecolare dovrebbero essere dei fluidi supercritici visto che viene abbondantemente superato il punto critico? Li dobbiamo immaginare quindi come un gas pesante e densissimo, più che un liquido vero e proprio come mari e laghi terrestri, senza tensione superficiale e con viscosità quasi nulla?

    Grazie per l'attenzione

  6. caro Ronz,

    come per tutte le cose che non si riescono a osservare... bisogna affidarsi a modelli teorici. In parole molto povere, possiamo dire che l'idrogeno si vede soggetto a una pressione via via crescente e quindi mostra tutti i passaggi da gas a gas densissimo a gas molecolare liquido e a gas liquido metallico. Si parla solo di liquidi, anche se la struttura elettronica ricorda quella dei metalli.

    Qualche informazione in più la puoi trovare qui:

    http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2013/12/16/giove-una-perla-ancora-misteriosa/

     

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