Новости

Отсутствие четкой границы у ядра Юпитера объяснили с помощью нейросетей

16 сентября 2020 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: юпитер, нейросети, металлический водород, космос

Физики предложили объяснение того, почему зонд Juno не нашел четкой границы между ядром и атмосферой Юпитера. Для этого они с помощью нейросетей просчитали, как водород ведет себя при сверхвысоких давлениях и температурах.

«Мы до сих пор не знаем, при каких давлениях обычный жидкий водород становится металлическим, — рассказал один из авторов работы, доцент Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) Микеле Черьотти. — Дело в том, что для этого нужны эксперименты при давлениях, которые сопоставимы с теми, которые характерны для недр Юпитера, а добиться этого очень непросто. Поэтому результаты многих подобных экспериментов последних лет сильно не совпадают друг с другом».

Зонд Juno уже почти шесть лет изучает Юпитер, периодически сближаясь с ним, получая его фотографии и раскрывая тайны внутренней структуры планеты с помощью набора из спектрометров, радаров, магнетометров и других научных инструментов.

За это время американский аппарат сделал несколько важных и необычных открытий. К примеру, его инструменты показали, что у Юпитера, скорее всего, действительно есть плотное ядро, однако оно состоит не из каменистых пород или твердого металлического водорода, а из некой пористой, рыхлой материи, природу которой еще предстоит прояснить.

Секреты недр планет-гигантов

Черьотти и его коллеги нашли возможное объяснение этому. Они просчитали, как свойства водорода меняются при давлении, близком к характерному для недр Юпитера и других планет-гигантов Солнечной системы. С помощью этих расчетов физики пытались понять, при каких температуре и давлении происходит фазовый переход, резкая смена структуры, в результате который «обычный» жидкий водород, который не может проводить ток, превращается в металлический.

По словам Черьотти, эту проблему сложно решить не только экспериментально, но и теоретически, так как для просчета свойств водорода на квантовом уровне в столь экстремальных условиях нужно огромное количество вычислительных ресурсов.

Физики упростили эту задачу с помощью трех разных нейросетей. Благодаря им ученые подобрали оптимальные параметры просчета свойств материи ядра планет-гигантов. В результате Черьотти и его коллеги детально просчитали, как ведет себя водород при температуре от 100 до 4000 кельвинов и при давлении от 25 до 400 ГПа (от 246 тыс. до 3,95 млн атмосфер).

В результате оказалось, что четкой границы между разными фазами жидкого водорода на самом деле нет. Как выяснили ученые, обычный водород плавно превращается в его металлический по мере того, как растут давление и температура. Твердую форму он приобретает только периодически, при определенных комбинациях параметров.

Подобное поведение водорода, как заключают исследователи, объясняют те странности, которые зонд Juno зафиксировал при исследовании недр Юпитера, а также позволяют понять, почему прошлые попытки воссоздания материи планет-гигантов и изучения свойств металлического водорода приводили к разным и часто противоречащим друг другу результатам.

Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature.

Добавить комментарий

  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4