Регионы
logo logo_white
inform
18+
Все регионы Санкт-Петербург Москва Красноярск Нижний Новгород Пермь Оренбург Архангельск Екатеринбург Новосибирск Омск Башкирия Кемерово Карелия Приморье Калининград Самара Казань Сочи Ростов-на-Дону Волгоград Саранск

Ученые доказали существование алмазных дождей на Уране и Нептуне

Под воздействием высокого давления и температуры метан, входящий в состав оболочки ледяных гигантов, расщепляется до углерода, который сжимается в кристаллические алмазы.
112 30 Июня 2020 10:17 Наука
Ученые доказали существование алмазных дождей на Уране и Нептуне
Ученые доказали существование алмазных дождей на Уране и Нептунеwikipedia.org-NASAОбщественное достояние
Загрузка...

Ученые экспериментальным путем выяснили, как под воздействием высоких температур и давления углерод внутри ледяных гигантов Нептуна и Урана превращается в кристаллический алмаз. Созданный метод измерения позволит в будущем определить, что происходит внутри других планет Солнечной системы, сообщается в статье, опубликованной Nature Communications.

Для проведения измерений ученые использовали разработанный национальной ускорительной лабораторией SLAC жесткий рентгеновский лазер на свободных электронах (LCLS). Прибор помог понять явление, которое очень сложно смоделировать вычислениями.

Уран и Нептун – наиболее плохо изученные планеты Солнечной системы. Поскольку они находятся на довольно большом расстоянии от Земле, приблизиться к ним удалось только зонду Voyager 2. Долгосрочные исследовательские миссии при этом не проводились.

При этом, как показывают исследования, подобные Нептуну ледяные гиганты очень распространены в Млечном пути. По данным НАСА, они встречаются в 10 раз чаще экзопланет, похожих на Юпитер. Поэтому понимание процессов, происходящих под голубой оболочкой ледяных гигантов Солнечной системы важно для изучения подобных им планет во всей галактике. 

Ученым уже известно, что атмосфера Урана и Нептуна состоит преимущественно из гелия и водорода с добавлением небольшого количества метана. Ядро планеты под этими слоями укрыто сверхгорячей и сверхплотной жидкостью из «ледяных» веществ – воды, аммиака и метана. Как показали многолетние расчеты и практические исследования, из метана при достаточном давлении и высокой температуре могут формироваться алмазы. Ученые предположили, что этот процесс может происходить и под оболочкой ледяных гигантов.

Для проведения эксперимента ученые использовали углеводородный полистирол (C8H8) вместо метана (CH4). Сначала они нагрели материал и повысили давление чтобы сымитировать условия на глубине около 10 000 км под оболочкой Нептуна. С помощью импульсов лазера они генерировали ударные волны, нагревшие полистирол до 5 000 градусов Кельвина (4 727 по шкале Цельсия) и создавшие высокое давление в материале.

Далее они использовали новый метод, позволяющий измерять, как рентгеновские лучи рассеивают электроны в полистироле. Таким образом удалось не только отследить, как углерод превращается в алмаз, но и выяснить, что остальная часть образца расщепилась до водорода. По словам автора работы физика Доминика Крауса, теперь известно, что в случае ледяных гигантов углерод практически полностью превращается в кристаллические алмазы, не принимая переходную форму.

Сделанное открытие могло бы объяснить одну странность Нептуна: дело в том, что его содержимое гораздо горячее, чем должно быть, и планета на самом деле излучает в 2,6 раз больше энергии, чем берет от Солнца. 

Алмазы должны быть плотнее окружающего их вещества, и, если они опускаются к ядру планеты, они могут выделять гравитационную энергию, преобразующуюся затем в тепло под воздействием силы трения. 

Новый метод позволит ученым исследовать процессы, происходящие внутри других планет и трудно воссоздаваемые. Например, они смогут выяснить, как в экстремальных условиях смешиваются и разделяются водород и гелий – составные части газовых гигантов Юпитера и Сатурна.

Юлия Воронцова

Подпишитесь и получайте новости первыми
lenta
Новости партнеров
Загрузка...
star
Новости партнеров
Наверхнаверх