Neue Form von Wasserstoff auf Gasriesen vermutet

Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Wasserstoff ist das einfachste chemische Element. Gerade deshalb haben wir von dem farblosen Gas schon vieles über den Bau und die Eigenschaften von Atomen gelernt. Aber man lernt nie aus, selbst über ein so gut erforschtes Element: Der Wasserstoff zeigt uns zum Beispiel, dass eine Substanz nicht überall die gleichen Eigenschaften haben muss. Ein internationales Forscherteam fand heraus, dass Wasserstoff auf den Gasriesen unseres Sonnensystems auch ein flüssiges, undurchsichtiges Halbmetall sein kann.

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In der Diamantstempelzelle können Drücke erzeugt werden, wie sie sonst nur auf anderen Planeten herrschen. Bild: Materialscientist [CC0] / Wikimedia Commons
In ihren Experimenten, benutzen die Forscher eine sogenannte Diamantstempelzelle, wie sie im Fachblatt Physical Review Letters berichten.  Die Wissenschaftler um Dr. Alexander Goncharov von der Carnegie Institution Washington erreichten in ihren Experimenten Drücke bis zu 150 Gigapascal (etwa 1,5 Millionen Atmosphären). Zusätzlich heizte das Team die Probe mit einem Puls-Laser auf mehrere tausend Grad Celsius auf. Damit war der Wasserstoff Bedingungen ausgesetzt, wie sie auf dem Jupiter oder Saturn vorkommen. Die Forscher beobachteten, dass der Übergang des Wasserstoffs vom Nichtmetall zu einem Metall unter deutlich extremeren Bedingungen einsetzt als bisher angenommen wurde. Während dieses Übergangs ist der Wasserstoff aber nicht nur ein Halbleiter, sondern auch undurchlässig für sichtbares Licht; er ist also tatsächlich eine undurchsichtige Flüssigkeit. Gleichzeitig ist er aber durchlässig für Infrarotstrahlung.

Bild: Lunar and Planetary Institute [Public domain] / Wikimedia Commons
Vornehmlich Wasserstoff:  Laut der neuen Exerimentreihe sollte sich auf Jupiter und Saturn zwischen dem molekularen und dem metallischen Wasserstoff eine dritte Form des Elements befinden. Bild: Lunar and Planetary Institute [Public domain] / Wikimedia Commons
Dieses Ergebnis erweitert aber nicht nur das Wissen über den Wasserstoff, sondern auch über die Gasriesen unser Sonnensystems, über die immer noch sehr wenig bekannt ist. Denn demnach müsste sich im Jupiter und im Saturn oberhalb der Schicht des metallischen Wasserstoffs auch eine Schicht des dunklen Halbmetalls finden lassen. Vielleicht liefert die NASA-Raumsonde Juno neue Einsichten, wenn sie nächste Woche am größten Planeten des Sonnensystems vorbeifliegt.

Titelbild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

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