Гіпотезу про алмазні дощі висунули багато десятиліть тому. Можливо, першим, хто виступив з припущенням про те, що на деяких планетах можуть існувати такі умови, був британський фантаст Артур Кларк.
У наступні роки гіпотеза обросла формулами і різними теоретичними обґрунтуваннями. Її суть у тому, що на деяких планетах нібито висока температура і великий тиск призводять до поділу вуглеводневих елементів на складові. Зокрема вуглець стискається, перетворюючись на алмази, які буквально тонуть у глибині планети. Адже у газових гігантів немає твердої поверхні.
Однак, досі підтвердження цим теоретичним викладенням не було.
Тепер вчені з американської національної лабораторії SLAC провели експеримент, який свідчить про справедливість гіпотези.
Вчені використовували лазер для проведення точних вимірів, і з'ясували, що вуглець дійсно перетворюється на кристальні алмази.
Результати дослідження було опубліковано в авторитетному виданні Nature.
Дощ з алмазів
Атмосфери Нептуна й Урану складаються переважно з водню і гелію з невеликими домішками метану.
Нижче шарів атмосфери розташований шар дуже щільної і сильно розігрітої рідини, який облягає ядро планети. Цей шар складається з води, метану й аміаку.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Імовірно, розпад метану під тиском і викликає утворення алмазів у цьому рідкому шарі.
На SLAC вже проводили експеримент, який довів, що таке можливо. Тепер команда на чолі з німецьким фізиком Домініком Краусом зробила ще один крок у розумінні того, що відбувається на Нептуні.
Замість метану під час експериментів команда Крауса використовувала вуглеводневий полістирол.
Спочатку його нагріли і стиснули до ступеня, який відповідає умовам на глибині 10 тис. км нижче від атмосфери Нептуна.
Потім імпульси оптичного лазера нагріли полістирол до температури 4700 градусів Цельсія. Через це тиск зріс ще більше.
«Ми досягли тиску 1,5 млн бар, що еквівалентно ситуації, коли 250 африканських слонів наступили б вам на кінчик великого пальця», — пояснює Краус.
Потім учені піддали рентгенівському аналізу електрони полістиролу. Це дозволило спостерігати за перетворенням вуглецю в алмаз і виділенням водню.
Таким чином, пісумовує Краус, вчені побачили, як вуглець перетворюється в алмаз без проміжної рідкої форми.
Чому це важливо?
Одна із загадок Нептуна пов'язана з тим, що планета нагріта набагато сильніше, ніж має бути.
За деякими підрахунками вона віддає в космос у 2,5 разу більше енергії, ніж поглинає від Сонця.
Досі не було виразної гіпотези, яка б пояснювала, чому це може відбуватися.
Однак, з огляду на дослідження Крауса, на горизонті з'являється цікава гіпотеза.
Якщо всередині планети йде дощ з алмазів, то водночас вивільняється додаткова гравітаційна енергія. Алмази набагато щільніші, аніж усе, що їх оточує, і тертя утворює додаткове тепло.
Нептун і Уран є найменш вивченими планетами в Сонячній системі. Вони розташовані далеко від Землі. Повз них пролітав тільки Voyager 2, до того ж це був просто проліт, а не виділена місія.
Тим часом, від початку епохи відкриття екзопланети вчені мали можливість переконатися, що крижані гіганти, на кшталт Нептуна й Урану трапляються у Всесвіті набагато частіше, ніж такі планети як Юпітер.
За деякими підрахунками, приблизно в 10 разів частіше.
Тому вивчення Нептуна і становить такий величезний інтерес — це допоможе краще зрозуміти, що відбувається на екзопланетах в інших куточках Всесвіту.