Ледяные гиганты?

[tarlin]

Читая astrobiology primer неожиданно обнаруживаю: (это про Уран с Нептуном)
The ice giants consists largely of water, ammonia, methane and rock, with thin H-He atmospheres.
Удивившись полез искать по astro-ph и ничего про составы быстро не нашел.
Откуда дровишки и насколько это надежно?
Не так давно в гигантах металлический водород предполагали, теперь вот оказывается, что в половине гигантов не то что металлического в ядре, а и вообще водорода почти нет

[Sabine]

Про Нептун правда. А что смущает? 

[Mars]

Быть такого не может!
Загляните вот сюда https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,19867.msg376268.html#msg376268

[Olweg]

Не так давно в гигантах металлический водород предполагали, теперь вот оказывается, что в половине гигантов не то что металлического в ядре, а и вообще водорода почти нет

Ну, нет его разве что относительно, относительно Юпитера и Сатурна, у которых на водород приходится почти вся масса. У Урана с Нептуном - только процентов 10, но это все равно очень мощные атмосферы, занимающие до половины радиуса.

[neol]

Не так давно в гигантах металлический водород предполагали, теперь вот оказывается, что в половине гигантов не то что металлического в ядре, а и вообще водорода почти нет

[/color]
плохо

[hele]

Металлический водород в земных условиях пока не получен.
Так что это вещество пока гипотетическое.

[tarlin]

Про металлический водород я упомянул исключительно в целях иллюстрации степени нашего незнания реальной внутренней структуры планет-гигантов и размахов спекуляций на эту тему. Откуда взялись оценки состава?

Что смущает? При такой массе, радиусе и температуре водород Нептун потерять был не должен. Металличность протозвездного облака никак не больше 0.01. Если он хоть в сколько-нибудь значительной степени состоит из тяжелых элементов, куда делось на 2 порядка большее к-во водорода с гелием? Не накладывает ли это очень жестких (скорее вообще невыполнимых) ограничений на модели формирования планет-гигантов?

[Emil]

При такой массе, радиусе и температуре водород Нептун потерять был не должен.

Кому он не должен? Был ли у него водород изначально? Сколько времени продолжалось формирование внешних планет-гигантов? Каково было распределение пылевой и газовой компонент в протопланетном облаке?

[Nucleosome]

А почему ворода изначально должжно было у них не быть? планеты-то сформировались из протозвёздного облака. Следовательно...

[Olweg]

Планеты сформировались из газо-пылевого диска. Есть два сценария: гравитационная нестабильность, при которой газ может быстро схлопнуться в планету, и постепенная аккреция. В этом случае идет рост твердого ядра, на которое при превышении определенной массы (несколько земных) начинает падать газ. Но водород в диске со временем рассеивает излучение звезды, а на перифирии, где плотность диска и взаимные скорости ниже, протопланеты растут довольно медленно, и оказываются на голодном пайке.

[Mars]

А как это вообще может получаться что в атмосфере Урана и Нептуна 80% водорода и 10% гелия и всего процентов 10 метана аммиака, а в мантии всего несколько процентов водорода и гелия?! В мантии жидкий водород!!!

[Алексей Шевченко]

Недостаточно давления в 200 тысяч земных атмосфер(как на дне атмосферы Нептуна, например) для образования "мантии" из жидкого водорода. Нужно 3 миллиона атмосфер, как у Юпитера.

[vika vorobyeva]

Недостаточно давления в 200 тысяч земных атмосфер(как на дне атмосферы Нептуна, например) для образования "мантии" из жидкого водорода. Нужно 3 миллиона атмосфер, как у Юпитера.

Не путайте жидкий водород с металлическим

[Алексей Шевченко]

Уважаемая Виктория, а какой диапазон давлений нужен для появления и дальнейшего существования жидкого водорода? И чем принципиально отличаются жидкая и металлическая фаза существования водорода? Просто в научно-популярной литературе я иногда встречал термин "жидкий металлический водород".

[hele]

Вот что я нашла на сайте http://www.chem.msu.su/rus/publ/Buchachenko/buch2.html

Еще одним крупным достижением последних лет является получение металлического водорода. Можно спорить, чье это достижение - химиков или физиков, бесспорно лишь то, что превращение водорода в металлический водород - химический процесс, в результате которого происходит преобразование электронных оболочек молекул водорода. Металлический водород получают ударным сжатием жидкой пленки молекулярного водорода толщиной 0.5 мм, помещенной между монокристаллическими наковальнями из А1203 при давлении 2 Мбар 22. Его электропроводность (~2000 om-1cm-1) такая же, как у расплавов цезия или рубидия, в этом смысле металлический водород подобен жидким щелочным металлам.  Механизм образования его неясен: либо сразу полный сброс электронов молекулой водорода, либо диссоциация ее на атомы и последующий сброс электронов в зону проводимости. Чтобы ответить на этот вопрос, нужны исследования нестационарного режима реакции.

Вывод такой: есть жидкий водород (подобно жидкому состоянию воды, кислорода, азота и т.д.). Он не проводит эл. ток.
При ударном сжатии, как об этом рассказано в цитате, жидкий водород переходит в проводящее состояние. Его можно назвать жидким металлическим водородом, т.к. именно металлы проводят ток.
Это состояние уже получено в земных условиях.
Твердый металлическим водород пока не получен. Он должен иметь кристаллическую решетку и проводить эл. ток.

[Emil]

Твердый металлическим водород пока не получен. Он должен иметь кристаллическую решетку и проводить эл. ток.

С кристаллической решёткой могут возникнуть проблемы, однако. У водорода всего один электрон на атом. А тут тебе и кристаллическую решётку сформировать, и проводимость обеспечить... Куда ему за всем угнаться.

[Mars]

Твердый металлическим водород пока не получен. Он должен иметь кристаллическую решетку и проводить эл. ток.

С кристаллической решёткой могут возникнуть проблемы, однако. У водорода всего один электрон на атом. А тут тебе и кристаллическую решётку сформировать, и проводимость обеспечить... Куда ему за всем угнаться.

Правда есть ещё отрицательный ион водорода

[Mars]

Так я не понял -какие проблемы с жидким водородом на дне нептунианской атмосферы?

[vika vorobyeva]

Молекулярный водород - химическое вещество, которое подобно большинству других веществ может находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии.
При давлении 1 атм. водород плавится при 14К и закипает при 20К. Будучи расплавленным, он выглядит как бесцветная прозрачная жидкость. При температуре 39К и давлении 13,23 атм. он переходит в закритическое состояние (когда разница между жидкостью и насыщенным паром исчезает). Так как давления и температуры в недрах всех планет-гигантов явно превышают эти значения, никакой границы между "атмосферой" из водорода и "океаном" жидкого водорода нет - просто по мере погружения плотность водородной атмосферы растет и в конце концов достигает плотности жидкого водорода, а расстояния между соседними молекулами водорода становятся меньше размера самой молекулы.
Переход в металлическое состояние - нечто совсем иное. Здесь молекулы водорода должны быть разрушены (фактически раздавлены) сокрушительным давлением, электроны отрываются от ионов, и водород начинает вести себя как щелочной металл.

[Крупин]

Не накладывает ли это очень жестких (скорее вообще невыполнимых) ограничений на модели формирования планет-гигантов?

Действительно, наибольший напряг у планетологов вызывает формирование Урана и Нептуна, поскольку время их формирования по наиболее популярной планетезимальной гипотезе превышает возраст Солнечной системы.
В моей гипотезе эта сложность разрешается благодаря формированию планет не из сосредоточенных компактных тел, а из распылённых пылевых агрегатов, занимающих объём многократно превышающий объём сосредоточенного тела равной массы. В таком случае чем дальше от Солнца, тем менее плотными и более протяжёнными могут быть агрегаты и, соответственно, тем быстрее происходит их объединение.  Полное изложение теории http://astronomij.narod.ru/  (О законе). См. также тему https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,16070.0.html .