Гипотеза об алмазных дождях была выдвинута многие десятилетия назад. Возможно, первым, кто выступил с предположением о том, что на некоторых планетах могут существовать такие условия, был британский фантаст Артур Кларк.
В последующие годы гипотеза обросла формулами и различными теоретическими обоснованиями. Ее суть в том, что на некоторых планетах якобы высокая температура и большое давление приводят к делению углеводородных элементов на составляющие. В частности углерод сжимается, превращаясь в алмазы, которые буквально тонут в глубине планеты. Ведь у газовых гигантов нет твердой поверхности.
Однако, до сих пор подтверждения этим теоретическим выкладкам не было.
Теперь ученые из американской национальной лаборатории SLAC провели эксперимент, который говорит о справедливости гипотезы.
Ученые использовали лазер для проведения точных замеров, и выяснили, что углерод действительно превращается в кристальные алмазы.
Результаты исследования были опубликованы в авторитетном издании Nature.
Дождь из алмазов
Атмосферы Нептуна и Урана состоят преимущественно из водорода и гелия с небольшими примесями метана.
Ниже слоев атмосферы расположен слой весьма плотной и сильно разогретой жидкости, облегающий ядро планеты. Этот слой состоит из воды, метана и аммиака.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
Предположительно, распад метана под давлением и вызывает образование алмазов в этом жидком слое.
На SLAC уже проводился эксперимент, который доказал, что такое возможно. Теперь команда во главе с немецким физиком Домиником Краусом сделала еще один шаг в понимании того, что происходит на Нептуне.
Вместо метана в ходе экспериментов команда Крауса использовала углеводородный полистирол.
Для начала его нагрели и сжали до степени, которая соответствует условиям на глубине 10 тыс. км ниже атмосферы Нептуна.
Затем импульсы оптического лазера нагрели полистирол до температуры 4700 градусов Цельсия. В связи с этим давление возросло еще больше.
«Мы достигли давления 1,5 млн бар, что эквивалентно ситуации, когда 250 африканских слонов наступили бы вам на кончик большого пальца», — поясняет Краус.
Затем ученые подвергли рентгеновскому анализу электроны полистирола. Это позволило наблюдать за превращением углерода в алмаз и выделением водорода.
Таким образом, подводит итог Краус, ученые увидели как углерод превращается в алмаз без промежуточной жидкой формы.
Почему это важно?
Одна из загадок Нептуна связана с тем, что планета нагрета гораздо сильнее, чем должна быть.
По некоторым подсчетам она отдает в космос в 2,5 больше энергии, чем поглощает от Солнца.
До сих пор не было внятной гипотезы, которая бы объясняла, почему это может происходить.
Однако, в свете исследования Крауса, на горизонте появляется интересная гипотеза.
Если внутри планеты идет дождь из алмазов, то при этом высвобождается дополнительная гравитационная энергия. Алмазы намного плотнее, чем все, что их окружает, и трение производит дополнительное тепло.
Нептун и Уран являются наименее изученными планетами в Солнечной системе. Они расположены далеко от Земли. Мимо них пролетал только Voyager 2, причем это был просто пролет, а не выделенная миссия.
Между тем, с начала эпохи открытия экзопланеты ученые имели возможность убедиться, что ледяные гиганты, наподобие Нептуна и Урана встречаются во Вселенной намного чаще, чем такие планеты как Юпитер.
Согласно некоторым подсчетам, примерно в 10 раз чаще.
Поэтому изучение Нептуна и представляет такой огромный интерес — это поможет лучше понять, что происходит на экзопланетах в других уголках Вселенной.