Bijna veertig jaar geleden voorspelden wetenschappers dat het in planeten die voornamelijk uit waterstof en helium bestaan, zoals Jupiter en Saturnus, helium zou kunnen regenen.
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van de Franse natuurkundige Stephanie Brygoo, heeft deze hypothese nu voor het eerst experimenteel getoetst (Nature).
Het team gebruikte een ‘aambeeld’ van diamant om een mengsel van waterstof en helium tot een druk van 4 gigapascal (ongeveer 40.000 keer de luchtdruk op het aardoppervlak) samen te persen.
Vervolgens werd het monster met behulp van twaalf sterke laserbundels aan hevige schokgolven blootgesteld, om de druk op te voeren tot 60 à 180 gigapascal en te verhitten tot enkele duizenden graden.
Uit de metingen die tijdens het experiment zijn gedaan blijkt dat het elektrisch geleidend vermogen van het monster bij bepaalde combinaties van druk en temperatuur een abrupte verandering liet zien.
Dat wijst erop dat er ‘ontmenging’ van waterstof en helium optrad, een verschijnsel dat al theoretisch was voorspeld.
De scheiding van waterstof en helium vindt met name plaats bij de druk en temperatuur waarbij waterstof in een vloeistof met metaalachtige eigenschappen verandert.
Volgens deze onderzoekers zou deze ‘metallisatie’ van waterstof wel eens de oorzaak kunnen zijn van de ontmenging van de beide elementen, die ertoe leidt dat klodders vloeibare helium dieper de planeetkern in zakken.
Recent onderzoek door een ander team, onder leiding van Chi Yan van Johns Hopkins University, wijst erop dat deze ‘heliumregen’ weleens de beste verklaring zou kunnen zijn voor het feit dat het magnetische veld van Saturnus vrijwel exact dezelfde oriëntatie heeft als de rotatie-as van de planeet (AGU Advances, 5 mei).
Yan en haar collega’s hebben met behulp van computersimulaties onderzocht hoe Saturnus moet zijn opgebouwd om de door de ruimtesonde Cassini gemeten eigenschappen van het magnetische veld van de planeet te kunnen verklaren.
Ze zijn daarbij tot de conclusie gekomen dat het inwendige van Saturnus waarschijnlijk uit vier lagen bestaat, waaronder een laag waarin ontmenging van helium en waterstof optreedt. (EE)
(Image credit: NASA/JPL/Space Science Institute)
