UN PO' GAS, UN PO' CONDUTTORE

L’idrogeno che sembra un metallo

Non riflette né trasmette la luce visibile, ma conduce calore. Per osservare e studiare queste proprietà tutt’altro che usuali dell’idrogeno, un gruppo di ricercatori ha compresso e riscaldato alcuni campioni di questo elemento chimico a valori estremi, simulando le condizioni che si verificano nelle zone interne dei pianeti gassosi giganti

In questa immagine scattata nel 2000 dalla sonda Cassini della NASA si vede chiaramente la Grande Macchia Rossa di Giove. Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute

Giove ripreso nel 2000 dalla sonda Cassini della NASA. La sua struttura interna potrebbe vedere la presenza di una zona composta da “idrogeno scuro”.  Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute

E’ l’elemento chimico, oltre che più abbondante dell’universo, anche più elementare. A costituire infatti l’idrogeno è un solo protone attorno a cui orbita un elettrone. Semplicità però non fa sempre rima con conoscenza. Ci sono condizioni estreme – che possono verificarsi a pressioni e temperature elevatissime – sotto le quali questo elemento cambia sostanzialmente proprietà, arrivando a mostrare caratteristiche tipiche di un metallo, come la capacità di condurre elettricità. Condizioni che tipicamente sono presenti nelle zone interne dei pianeti gassosi giganti. E per trovarne un esempio concreto, non dobbiamo poi spingerci molto lontano: Giove infatti, sotto la sua “scorza” più esterna composta da idrogeno molecolare, possiede una estesa regione fatta sempre di idrogeno, ma allo stato metallico.

Intuitivamente, vien da pensare che, tra le due, ci sia una zona di mezzo dove il materiale si trova in condizioni intermedie. A confermare questa idea arriva ora anche uno studio condotto da un team di scienziati che sono riusciti a riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura sotto cui l’idrogeno ha raggiunto uno stato che può essere considerato intermedio tra quello gassoso e quello metallico, ribattezzato dark hydrogen (ovvero “idrogeno scuro”).

Per spremere l’idrogeno fino a un milione e mezzo di volte la pressione atmosferica e riscaldarlo a temperature superiori ai cinquemila gradi Celsius i ricercatori hanno utilizzato un particolare macchinario di cui avevamo parlato qualche tempo fa su Media INAF. In queste condizioni, i campioni analizzati hanno mostrato la particolare capacità di non riflettere né trasmettere la luce visibile ma allo stesso tempo di condurre calore, permettendo la propagazione di radiazione infrarossa.

«Queste osservazioni potrebbero spiegare come i pianeti gassosi, ad esempio Saturno, disperdono facilmente il loro calore interno», ha spiegato Alexander Goncharov, ricercatore del Carnegie Institute a Whashington negli Stati Uniti, tra i coautori dell’articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

Gli scienziati hanno anche osservato che l’idrogeno scuro mostra anche alcuni aspetti tipici di un metallo, essendo in grado di condurre, seppure debolmente, cariche elettriche. E dunque, potrebbe essere coinvolto nella produzione di campi magnetici nei pianeti gassosi, in analogia a quello che accade nelle zone centrali della Terra, dove il moto del ferro liquido alimenta il campo magnetico del nostro pianeta.

Per saperne di più:

leggi l’articolo Optical Properties of Fluid Hydrogen at the Transition to a Conducting State di Stewart McWilliams et al., pubblicato sul sito web della rivista  Physical Review Letters

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Galliani