Посмотрите вверх, на небо, и представьте себе дождь из сверкающих алмазов. Красивое, но весьма маловероятное зрелище.
Тем не менее физик Доминик Краус (Dominik Kraus) и его немецкая научно-исследовательская группа полагают, что на нескольких планетах нашей Солнечной системы такое возможно. Например, на Нептуне и Уране.
Ядра обеих планет состоят из воды, метана и аммиака. Так что в самом сердце этих ледяных гигантов, по мнению ученых, может идти своего рода алмазный дождь.
В новом эксперименте исследователи попытались воспроизвести этот процесс.
«Они получили интересный результат», — рассказал NRK научный сотрудник кафедры теоретической астрофизики Университета Осло Хенрик Эклунд (Henrik Eklund).
Теоретически возможно
Гипотеза сводится к тому, что высокие температуры и огромное давление на глубине нескольких тысяч километров под поверхностью планеты способны расщеплять углеводородные соединения.
Хенрик Эклунд объясняет это так:
«При температуре в несколько тысяч градусов связи в молекулах углеводорода разрушаются, и атомы углерода начинают свободно перемещаться. А если при этом еще и очень высокое давление, их прижимает друг к другу достаточно сильно, чтобы они образовывали новые связи уже между собой».
Углерод сжимается и превращается в алмазы. Если они получаются достаточно большими, то начинают падать вниз из-за силы тяжести. С формальной точки зрения это вполне можно назвать дождем, объясняет он.
Научно-исследовательская работа опубликована в издании Nature Communications.
Трудно воспроизвести массу
Расчеты и эксперименты еще десять лет назад показали, что из метана при достаточных температуре и давлении могут возникать алмазы. Это укрепляет уверенность в том, что такое явление возможно.
В своих опытах немецкие ученые использовали рентгеновские лазеры LCLS. Предполагается, что этот метод может обеспечить наиболее точные измерения подобных процессов. «Мы получили очень многообещающие результаты», — рассказывает Доминик Краус.
Например, ученые использовали полистирол (из которого делают изопор) с формулой C8H8 вместо метана CH4.
Оптический лазер, пульсируя, посылал ударные волны в полистирол и нагревал его примерно до 5000 градусов. При этом поддерживалось и высокое давление.
Результаты оказались очень интересными.
Мы увидели, что углерод превращается в алмазы, не принимая переходную жидкую форму, рассказывает физик Доминик Краус.
«Захватывающе, но немало вопросов остались без ответа»
Хенрик Эклунд считает эти исследования продвинутыми и весьма захватывающими. Тем не менее, по его словам, многие вопросы все еще остаются без ответа.
«Конечно, большой вопрос, ведет ли себя использованный в экспериментах полистирол так же, как метан внутри Нептуна. Другой вопрос — как результаты процесса зависят от времени», — говорит ученый.
Исследователи воссоздали необходимые условиях лишь на долю секунды, объясняет Эклунд.
«Протяженность процесса может оказывать существенное влияние на реальную структуру потенциально образующихся алмазов и структуру атмосферы планеты в целом».
Ранее ученые обнаружили, что Нептун выделяет в 2,6 больше энергии, чем получает от Солнца. Краус связывает это со своими новыми открытиями.
Он полагает, что причиной такого явления может быть трение падающих алмазов об окружающее вещество.
