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Miércoles, 17 agosto 2016
Astrofísica

El hidrógeno metálico de Júpiter

Uno de los mayores misterios sobre Júpiter es cómo genera su potente campo magnético, el más intenso de todos los planetas del sistema solar.

 

Una teoría es que a medio cambio de su núcleo, la presión se hace tan intensa y otras condiciones se vuelven tan extremas que el hidrógeno que conforma el 90 por ciento del planeta y que a gran presión se vuelve líquido, sufre una transformación aún más exótica: experimenta la dispersión de sus electrones y empieza a comportarse como un metal líquido. Un océano de hidrógeno metálico líquido rodeando el núcleo de Júpiter explicaría su poderoso campo magnético.

 

Pero ¿cómo y cuándo sucede esta transición a metal líquido? ¿Cómo se comporta?

 

Se espera que las observaciones realizadas por la sonda espacial Juno aporten datos esclarecedores sobre este estado exótico del hidrógeno, pero no es imprescindible viajar hasta Júpiter para estudiarlo. En la Tierra, en una pequeña sala sin ventanas de un sótano del Laboratorio Lyman de la calle Oxford en Cambridge, Massachusetts (EE.UU.), ha existido, durante una fracción de segundo, lo que podemos describir como un pequeño trozo del interior de Júpiter.

 

En el experimento pionero, unos investigadores de la Universidad Harvard observaron pruebas de una transición súbita del hidrógeno, desde aislante líquido a metal líquido. Es una de las primeras veces que se ha observado tal transición en un experimento.

 

La cuestión de cómo el hidrógeno efectúa la transición hacia un estado metálico, es fundamental para desentrañar los misterios del interior de Júpiter y otros planetas gigantes gaseosos.

 

[Img #37968]

 

En el experimento, el equipo de Mohamed Zaghoo, de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS, por sus siglas en inglés), de la Universidad Harvard en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, recreó las temperaturas y presiones extremas del interior profundo de Júpiter al comprimir una muestra de hidrógeno entre dos puntas de diamante, de unos 100 micrones de ancho, y disparar cortas ráfagas de rayos láser de intensidad creciente.

 

Esta configuración experimental es bastante más pequeña y barata que otras técnicas actuales para generar hidrógeno metálico, la mayoría de las cuales dependen de enormes cañones o láseres que generan ondas de choque para calentar y presurizar el hidrógeno.

 

La transición del hidrógeno líquido presurizado al estado metálico sucede demasiado rápidamente para que el ojo humano pueda observarla y además la muestra dura solo una fracción de segundo en ese estado exótico. Así que, en vez de examinar la propia muestra en busca de evidencias de la transición, el equipo observó rayos láser incidiendo en la muestra. Cuando sucedió la transición de fase, los láseres se reflejaron de manera abrupta. En algún momento, el hidrógeno hizo de pronto la transición desde un estado aislante y transparente, como el cristal, a un estado metálico brillante que reflejaba la luz, como la reflejan el cobre o cualquier otro metal. Dado que este experimento, a diferencia de otros, no es destructivo, los investigadores pudieron ejecutarlo de manera continua, haciendo mediciones y monitorizándolo durante semanas y meses para obtener más datos sobre la transición.

 

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