Алмазный дождь на ледяных планетах-гигантах может происходить чаще, чем считалось ранее: исследование

Алмазный дождь образуется, когда водород и углерод внутри этих планет сжимаются под высоким давлением и образуют твердые алмазы, которые медленнее опускаются на землю. Это Это исследование было опубликовано в журнале естественная астрономия.

Исследователи смоделировали тип среды внутри этих планет, создав ударные волны в пластике с помощью мощного лазера в приборе Matter in Extreme Conditions (MEC) в Стэнфордской национальной ускорительной лаборатории в Менло-Парке, Калифорния.

В эксперименте исследователи использовали пластик из полиэтилентерефталата (ПЭТ), который часто встречается в упаковке пищевых продуктов, бутылках и пластиковых контейнерах, чтобы воспроизвести состав этих планет. «ПЭТ имеет хороший баланс углерода, водорода и кислорода для имитации активности на ледяной планете», — сказал в пресс-релизе Доминик Краузе, физик и профессор Университета Ростока.

Когда они создавали ударные волны в пластике с помощью лазера, они наблюдали перегруппировку атомов материала в крошечных областях алмаза. Они использовали метод под названием «рассеяние под малым углом», чтобы измерить, насколько быстры и велики эти области. Исследователи обнаружили, что эти алмазные области вырастают до размера нескольких нанометров. С кислородом в материале наноалмазы могли расти при более низких давлениях и температурах, чем наблюдались в предыдущих экспериментах.

Исследовательская группа надеется, что алмазы на Нептуне и Уране будут намного больше, чем наноалмазы, полученные в этом эксперименте. Он может весить миллионы каратов. В течение тысячелетий эти алмазы будут медленно тонуть сквозь ледяные щиты планеты, собираясь в виде толстого слоя вокруг плотного ядра планеты.

Это исследование также открывает возможность производства наноалмазов с использованием этого лазерного метода. Эти наноалмазы внедряются в абразивы и полироли, а в будущем их можно будет использовать в квантовых датчиках, медицинских контрастных веществах и ускорителях реакций для возобновляемых источников энергии.

«Способ производства наноалмазов в настоящее время заключается в том, чтобы взять пучок углерода или алмаза и взорвать его с помощью взрывчатки. Это производит наноалмазы различных размеров и форм, и их трудно контролировать. То, что мы видим в этом эксперименте, — это различные реакции одного и того же типа при высокой температуре и давлении. В некоторых случаях алмазы образуются быстрее, чем в других, что позволяет предположить, что присутствие этих других химических веществ может ускорить этот процесс», — сказал ученый и сотрудник SLAC Бенджамин Офори Окаи в пресс-релизе.

По словам Офори-Окаи, этот метод лазерного производства может обеспечить более чистый и контролируемый метод производства наноалмазов.

Затем исследователи предполагают провести аналогичный эксперимент с использованием жидких образцов, содержащих этанол, воду и аммиак, часто из Урана и Нептуна. Это поможет им приблизиться к пониманию того, как образуются алмазные дожди на других планетах.