Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Но есть и хорошие новости!
Космос

В недрах Урана и Нептуна идут алмазные дожди. Теперь мы знаем почему

Михаил Сысоев
30 июня 2020
Ученые разобрались с тем, как такое возможно.

Глубоко в недрах Нептуна и Урана могут идти «дожди» из алмазов. Теперь ученые представили новые экспериментальные данные, показывающие, как это возможно.

Атмосфера как Урана, так и Нептуна, состоит в основном из гелия и водорода, но глубже находятся более тяжелые элементы и вещества, в том числе метан. Согласно гипотезе, на глубине около 7 000 км температура и давление достигают такой величины, что метан распадается на составляющие его элементы: углерод и водород. В результате более легкий водород поднимается в атмосферу, а углерод превращается в кристаллы алмаза и опускается к ядру планеты.

Чтобы продемонстрировать такой процесс немецкий физик Доминик Краус ранее использовал рентгеновскую дифракцию. Теперь Краус и его коллеги сделали еще один шаг вперед. Исследователи воспользовались уникальным оборудованием в лаборатории SLAC в Калифорнии. 

При помощи лазера на свободных электронах LCLS (Linac Coherent Light Source) ученые нагрели до температуры в 5 000 Кельвинов (4 727 °C) стирол (C8H8), который заменил в эксперименте метан (CH4) как более соответствующий условиям, существующим на Нептуне и Уране. Кроме того, давление было увеличено до 1,5 миллиона бар. 

«Это эквивалентно давлению, которое оказывает вес около 250 африканских слонов на ноготь большого пальца», — Доминик Краус.

Теория возникновения алмазов на ледяных гигантах была выдвинута несколько десятилетий назад и была подтверждена экспериментально. Но в предыдущем эксперименте Крауса использовалась рентгеновская дифракция, которая хорошо работает для материалов с кристаллической структурой, но в меньшей степени для некристаллических молекул. В новом эксперименте команда использовала другой метод, в котором она измеряла, как рентгеновские лучи рассеивают электроны в полистироле.

Это позволило им не только наблюдать превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца — расщепление на водород. Углерода же практически не остается. 

«Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень трудно смоделировать. Стало видно, как разделяются элементы, подобно тому, как майонез распался бы на масло и уксус», — физик Майк Данн, не участвовавший в эксперименте.

Новое открытие может объяснить некоторую странность, которую ученые выявили в природе Нептуна. Эта планета излучает примерно в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца. По всей видимости, если к ядру планеты действительно постоянно опускаются алмазы, то их гравитационная энергия превращается в тепловую за счет трения с другими материалами, что и разогревает планету.

Нептун и Уран — самые плохо изученные планеты в Солнечной системе. Они находятся слишком далеко, и только один космический зонд, «Вояджер-2», находился близко к ним. Впрочем, даже тогда изучение этих планет не входило в планы его миссии. 

Исследователи отмечают, что изучение ледяных гигантов — очень важная задача, поскольку такие планеты встречаются в Млечном Пути в 10 раз чаще, чем газовые гиганты, подобные Юпитеру. 

Узнайте, как российский стартап планирует убирать космический мусор с помощью спутника-липучки.

рекомендации
Автомобиль

Поехали в отпуск? У нас есть 4 идеи!

Telegram

У нас есть классный канал в Телеграме – присоединяйтесь!

Карта, Россия

Карта России для летнего путешествия