На Нептуні та Урані справді йдуть дощі з алмазів. Вчені довели це на землі
Вчені давно підозрювали, що на Урані та Нептуні можуть йти дощі зі справжніх алмазів. Тепер це припущення отримало ще одне підтвердження – причому нові докази були отримані досвідченим шляхом.
Обидві ці планети відносяться до так званих крижаних гігантів, хоча насправді речовина, з якої вони складаються, знаходиться в рідко-газоподібному стані, а його температура сягає кількох тисяч градусів.
Атмосфера як Урана, і Нептуна, складається переважно з гелію і водню, але глибше перебувають більш важкі елементи і речовини, зокрема метан. Згідно з гіпотезою, на глибині близько 7 тис. км температура і тиск досягають такої величини, що метан повинен розпадатися на його елементи: вуглець і водень.
В результаті легший водень піднімається в атмосферу, а вуглець під дією навколишнього середовища перетворюється на кристали алмазу і, навпаки, повільно опускається ближче до кам'яно-крижаного ядра.
Щоб підтвердити цю теорію, дослідники американської Національної прискорювальної лабораторії SLAC при Університеті Стенфорду вирішили відтворити на Землі умови, близькі до тих, що можна знайти в глибинах Урану.
Зробити це відкриття вченим із SLAC вдалося за допомогою унікальної апаратури лабораторії, а замість метану (CH4) вони використовували стирол (C8H8) - його фізичні властивості більше схожі на речовину, на яку перетворюється метан при такому колосальному тиску і температурі.
При чем здесь слоны?
При помощи лазера на свободных электронах LCLS (Linac Coherent Light Source) стирол разогрели до температуры 5000 кельвинов (примерно настолько жарко, если забраться вглубь Урана или Сатурна на 10 тысяч километров), а давление увеличили до 1,5 млн бар - по словам одного из авторов эксперимента, "это все равно что поставить 250 африканских слонов на ноготь большого пальца".
В результате им удалось увидеть, как содержащийся в стироле углерод превращается в алмазы, а оставшаяся часть вещества выделяется в виде чистого водорода.
Первый в мире рентгеновский излучатель на свободных электронах был разработан в той же лаборатории. Он усиливает рентгеновские волны, генерируя лазерное излучение без использования системы зеркал, и за счет этого позволяет проводить более точные измерения.
Теория возникновения алмазов на ледяных гигантах была выдвинута несколько десятилетий назад - и с тех пор неоднократно подтверждалась как расчетами, так и экспериментально.
В 2017 году ее почти удалось доказать специалистам все той же лаборатории SLAC в Калифорнии. Тогда они использовали оптический лазер Matter in Extreme Conditions (MEC), но теперь - при помощи нового точного оборудования - процесс превращения углерода в алмазы изучен значительно более подробно.
Об Уране и Нептуне - самых отдаленных планетах нашей Солнечной системы - ученым известно сравнительно немного. Обе они находятся настолько далеко от Земли, что добраться до них удалось только космическому зонду "Вояджер-2" - но и тот лишь пролетел мимо них, поскольку у него не было задачи пристально изучать эти планеты.
По данным НАСА, в нашей галактике примерно в 10 раз больше ледяных гигантов, похожих на Уран и Нептун (иногда их так и называют - холодные нептуны), чем так называемых холодных юпитеров (к ним в Солнечной системе относятся сам Юпитер и Сатурн).
Новое открытие это, в свою очередь, подтверждает и еще одну догадку ученых. Дело в том, что Нептун излучает примерно в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца. По всей видимости, если к ядру планеты действительно постоянно опускаются алмазы, то их гравитационная энергия превращается в тепловую за счет трения с другими материалами, что и разогревает планету.
Джерело
