Ученые давно подозревали, что на Уране и Нептуне могут идти дожди из настоящих алмазов. Теперь это предположение получило еще одно подтверждение — причем новые доказательства получили опытным путем.
Обе эти планеты относятся к так называемых ледяных гигантов, хотя на самом деле вещество, из которого они состоят, находится в жидко-газообразном состоянии, а ее температура достигает нескольких тысяч градусов.
Атмосфера как Урана, так и Нептуна, состоит преимущественно из гелия и водорода, но глубже содержатся более тяжелые элементы и вещества, в частности метан. Согласно гипотезе, на глубине около 7 тыс. км температура и давление достигают такой величины, что метан должен распадаться на составные элементы: углерод и водород.
В результате более легкий водород поднимается в атмосферу, а углерод под воздействием окружающей среды превращается в кристаллы алмаза и, наоборот, медленно опускается ближе к каменно-ледяного ядра.
Чтобы подтвердить эту теорию, исследователи американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Стэнфордском университете решили воспроизвести на Земле условия, близкие к тем, что можно найти в глубинах Урана.
Сделать это открытие ученым из SLAC удалось с помощью уникальной аппаратуры лаборатории, а вместо метана (CH4) они использовали стирол (C8H8) — его физические свойства больше похожи на вещество, на которое превращается метан при столь колоссальном давлении и температуре.
Причем здесь слоны?
С помощью лазера на свободных электронах LCLS (Linac Coherent Light Source) стирол разогрели до температуры 5000 кельвинов (примерно настолько жарко будет, если забраться внутрь Урана или Сатурна на 10 тысяч километров), а давление увеличили до 1,5 млн барр — по словам одного из авторов эксперимента, «это все равно, что поставить 250 африканских слонов на ноготь большого пальца».
Так выглядит Уран
В результате им удалось увидеть, как углерод, содержащийся в стироле, превращается в алмазы, а остальные вещества выделяется в виде чистого водорода.
Первый в мире рентгеновский излучатель на свободных электронах разработали в той же лаборатории. Он усиливает рентгеновские волны, генерирующих лазерное излучение без использования системы зеркал, и за счет этого позволяет проводить более точные измерения.
Теорию возникновения алмазов на ледяных гигантах выдвинули несколько десятилетий назад — и с тех пор неоднократно подтверждали как расчетами, так и экспериментально.
В 2017 году ее почти удалось доказать специалистам все той же лаборатории SLAC в Калифорнии. Тогда они использовали оптический лазер Matter in Extreme Conditions (MEC), но теперь — с помощью нового точного оборудования — процесс превращения углерода в алмазы изучили значительно подробнее.
Про Уран и Нептун — самые отдаленные планеты нашей Солнечной системы — ученым известно сравнительно немного. Обе они расположены настолько далеко от Земли, что добраться до них удалось только космическому зонду «Вояджер-2» — но тот лишь пролетел мимо них, поскольку у него не было задачи внимательно изучать эти планеты.
По данным НАСА, в нашей галактике примерно в 10 раз больше ледяных гигантов, похожих на Уран и Нептун (иногда их так и называют — холодные нептуни), чем так называемых холодных юпитеров (до них в Солнечной системе принадлежат сам Юпитер и Сатурн).
Новое открытие, в свою очередь, подтверждает еще одну гипотезу ученых. Дело в том, что Нептун излучает приблизительно в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Судя по всему, если до ядра планеты действительно постоянно опускаются алмазы, то их гравитационная энергия превращается в тепловую за счет трения с другими материалами, и это разогревает планету.
Хотите получать главные новости в мессенджер? Подписывайтесь на наш Telegram или Viber!
