Диамантени дъждове валят на Нептун и Уран

В експеримент, който симулира условията на ледните планети-гиганти Уран и Нептун, учените за първи път наблюдаваха "диамантен дъжд".

Подробности за тяхната работа са описани в статия, публикувана в Nature Astronomy.

Ледените гиганти съдържат значителни количества метан и други летливи органични съединения. Изключително високото налягане компресира водорода и въглерода в тези планети и се образуват твърди диаманти, които падат под формата на нещо като сняг. Предполага се, че "диамантените валежи" 'възникват на разстояние повече от 8000 километра под повърхността на Уран и Нептун и се създават от често срещаните там водород и въглерод. Вътрешността на двете планети е подобна, те крият твърди ядра, заобиколени от гъста киша от различни ледове - водни, метанови, амонячни.

Изследователите симулират предполагаемата среда с ударни вълни в пластмаса, използвайки оптичния лазер Matter in Extreme Conditions (MEC) в Националната ускорителна лаборатория - SLAC (САЩ).

Мощните лазерни импулси са насочени към образец от полистирол, създавайки в него две последователни ударни вълни. Втората вълна е по-голяма и по-бърза от първата и в точното време я догонва. Интерференцията (наслагването) на тези вълни създава дълбоки падове на ниско налягане и ултрависоки върхове, където става образуването на диамантените кристали. Инструментът LCLS позволява да се наблюдава процесът, като се правят "снимки" милиарди пъти в секунда.

^{Уран и Нептун}

В експеримента пластмасата имитира сместа, доминирана от молекули метан (CH4), който причинява отчетливия син отенък на Нептун. Екипът проучва пластмасовия материал полистирол, който е направен от смес от водород и въглерод, ключови компоненти на химичния състав на тези планети.

В междинните слоеве на Нептун и Уран метанът образува въглеводородни вериги, които вероятно реагират на високото налягане и температура в по-дълбоките слоеве и образуват диамантените дъждове.

Експериментът показва, че образуването на диаманти става при температура на стотици хиляди градуса и налягания от порядъка на един милион атмосфери - почти един порядък повече от получените в предишни експерименти. Подобни условия могат да съществуват в атмосферата на ледените гиганти на дълбочина около 10 хиляди километра. Според авторите този процес може да се е случил дори при почти абсолютната нула, но се изисква много по-високо налягане. 

^{Нанодиаманти, пораснали на пластмасовия филм. Изображението е получено със сканиращ електронен микроскоп. Снимка: chm.bris.ac.uk}

Размерите на получените при опита кристали не надвишава няколко нанометра. Но в атмосферите на Нептун и Уран те, според теоретичните изчисления, могат да бъдат много по-големи, достигайки маса стотици килограми. Твърдите ядра на тези гигантски планети са заобиколени от дебел слой гигантски лед под огромно натоварване, през което бавно падат гигантски диаманти. Може би дори се натрупват долу, заобикаляйки ядрото с невероятна диамантена кора.

^{Информацията от изследвания като това, които показват как елементите се смесват и компресират под налягане в планетата, могат да променят изчислението на връзката между масата и радиуса, което позволява на учените да моделират и класифицират по-точно отделните планети.}

Когато астрономите наблюдават екзопланети извън Слънчевата система, те могат да измерят тяхната маса и радиус. Връзката между тях се използва за класифициране на планетата и помага да се определи дали се състои от по-тежки или по-леки елементи.

Информацията от изследвания като това, които показват как елементите се смесват и компресират под налягане в планетата, могат да променят изчислението на връзката между масата и радиуса, което позволява на учените да моделират и класифицират по-точно отделните планети. Падането на "диамантения дъжд" може да бъде допълнителен източник на енергия, който генерира топлина. По този начин лабораторните експерименти допълват наблюденията от сателитите и телескопите.

Още по темата

22/08/2017

Космос

След 40 години полет Вояджърите все още се обаждат, но скоро ще замлъкнат завинаги

03/08/2017

Космос

Екип с наш учен откри уникална екзопланета със светеща водна атмосфера

05/07/2017

Животът

Метанолът в гейзерите на Енцелад не е белег за наличие на живот в океана му

19/06/2017

Космос

НАСА оповести 219 нови кандидат-планети, открити от мисията "Кеплер" (видео)