Дълбоко в сърцата на Нептун и Уран може да валят диаманти
Сега учените показаха нови пробни доказателства, показващи по какъв начин това би могло да бъде допустимо.
Хипотезата гласи, че заради интензивната топлота и налягане хиляди километри под повърхността на тези ледени колоси раздел въглеводородни съединения се преобразуват, като въглеродът се компресира в елмаз и потъва още по-дълбоко към планетарните ядра.
Новият опит употребява рентгеновия лазер Linac с кохерентна светлина (LCLS) на Националната ускорителна лаборатория SLAC за най-прецизни измервания с цел да откри по какъв начин би трябвало да протича този „ диамантен дъжд “ – и откри, че въглеродните съединения минават непосредствено в бистър елмаз.
„ Това проучване дава данни за събитие, което е доста мъчно да се пресметна:„ смесимостта “на два детайла или по какъв начин те се комбинират, когато се смесват “, изяснява физикът Майк Дън, шеф на LCLS.
„ Можем да забележим по какъв начин два детайла се разделят, нещо като майонеза, която се разделя назад в олио и киселина. “
Нептун и Уран са най-слабо познатите планети в Слънчевата система. Те са прекомерно надалеч – единствено една галактическа сонда, Voyager 2 е била покрай тях и то единствено с цел да ги облети, а не с цел да кацне на дълготрайна задача.
Но ледените колоси са извънредно постоянно срещани в Млечен път – съгласно НАСА екзопланетите, сходни на Нептун, са 10 пъти по-разпространени от екзопланетите, сходни на Юпитер.
Следователно разбирането на ледените колоси на Слънчевата система е от жизненоважно значение за разбирането на планетите в цялата вселена. И с цел да ги разберем по-добре, би трябвало да знаем какво се случва в тях.
Знаем, че атмосферата на Нептун и Уран се състои най-вече от водород и хелий, с малко количество метан. Под тези атмосферни пластове към ядрото на планетата се увива свръхплътна течност от „ ледени “ материали като вода, метан и амоняк.
Изчисленията и опитите от десетилетия демонстрират, че при задоволително налягане и температура метанът може да бъде разграден на диаманти – което допуска, че диамантите могат да се образуват в този парещ, компактен материал.
Предишен опит в SLAC, воден от физика Доминик Краус в Хелмхолц-Центрум Дрезден, в Германия, употребява рентгенова дифракция, с цел да го показва. Сега Краус и неговият екип са създали стъпка напред в своите проучвания.
„ Сега имаме доста обещаващ нов метод, учреден на рентгеново разпръскване “, споделя Краус за последните си старания. „ Нашите опити доставят значими параметри на модела, където преди имахме единствено голяма неустановеност. “
Предизвикателство е да възпроизведете интериора на великански планети тук, на Земята. Имате потребност от много интензивно съоръжение – това е LCLS. И ти би трябвало материал, който копира нещата вътре в тази гигантска планета. За това екипът употребява въглеводородния полистирол (C8H8) вместо метан (СН4).
Първата стъпка е нагряването и притискането на материала, с цел да се възпроизведат изискванията вътре в Нептун на дълбочина от към 10 000 километра: импулси от оптичен лазер генерират ударни талази в полистирола, който загрява материала до към 4 727 градуса Целзий, или 8 540 градуса по Фаренхайт. Освен това основава натоварен напън.
„ Ние произвеждаме към 1,5 милиона бара, което се равнява на налягането, упражнено от тежестта на към 250 африкански слона върху дребна повърхнина “, споделя Краус.
В предходния опит беше употребена рентгенова дифракция, с цел да се изследва материала. Това работи добре за материали с кристални структури, само че по-малко за некристални молекули, тъй че картината беше непълна. В новия опит екипът употребява друг способ, измервайки по какъв начин рентгеновите лъчи разпръскват електрони в полистирола.
Това им разрешава освен да следят превръщането на въглерода в елмаз, само че и какво се случва с останалата част от тестът. И съвсем няма остатъчен въглерод.
„ В случая с ледените колоси в този момент знаем, че въглеродът съвсем извънредно образува диаманти, когато се отделя и не приема течна преходна форма “, споделя Краус.
Това е значимо, тъй като има нещо в действителност необичайно в Нептун. Вътрешността му е много по-гореща, в сравнение с би трябвало да бъде; в действителност той отделя 2,6 пъти повече сила, в сравнение с гълтам от Слънцето.
Ако диамантите – по-плътни от материала към тях – валят надолу навътре в планетата, те могат да отделят гравитационна сила, която се трансформира в топлота, генерирана от търкане сред диамантите и материала към тях.
„ Този опит демонстрира способ, който бихме могли да използваме, с цел да „ изследваме “ интериора на други планети в Слънчевата система. Тази техника ще ни разреши да измерим забавни процеси, които другояче е мъчно да се пресъздадат “, споделя Краус.
