Найдена причина алмазных дождей на Уране и Нептуне
Глубоко в недрах Нептуна и Урана могут идти дожди из алмазов. Ученые в лабораторных условиях воссоздали этот необычный процесс и убедились, что он действительно возможен на практике, сообщает Nature Communications.
Гипотеза гласит, что интенсивное тепло и давление в тысячах километров под поверхностью ледяных гигантов должны расщеплять углеводородные соединения. Углерод сжимается в алмаз и опускается еще глубже к ядрам планет.
В новом эксперименте был задействован рентгеновский лазер Linac Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Он позволил провести точные измерения «алмазного дождя». Ученые обнаружили, что в определенных условиях углерод переходит непосредственно в кристаллический алмаз.
«Это исследование посвящено явлению, которое очень трудно смоделировать: взаимодействию двух элементов. Мы увидели, как два элемента отделяются, как майонез распадается обратно на масло и уксус», – отметил физик Майк Данн.
От Юпитера до края ВселеннойПять важнейших открытий «Хаббла»Известно, что атмосферы Нептуна и Урана состоят в основном из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Под верхними слоями газовой оболочки находится сверхгорячая и сверхплотная жидкость из воды, метана и аммиака, которая обволакивает ядро планеты.
В ходе эксперимента ученые воспроизвели условия внутри Нептуна на глубине около 10 000 километров. Импульсы оптического лазера сгенерировали ударные волны, которые нагрели материал (полистирол) примерно до 5000 Кельвинов (4727 градусов Цельсия) и создали давление, экививалентное давлению 250 африканских слонов на поверхность ногтя. Затем специалисты провели наблюдения при помощи рентгеновских лучей.
Это позволило им рассмотреть не только превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца – он распадается на атомы водорода, а остатков углерода практически не остается.
Результаты могут объяснить один из феноменов Нептуна. Его «внутренности» намного горячее, чем должно быть. Фактически он выделяет в 2,6 раза больше энергии, чем поглощает от Солнца.
Если алмазы, более плотные, чем материал вокруг них, падают дождем в недра планеты, они могут высвобождать гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло.
Нептун и Уран – самые малоизученные планеты Солнечной системы. Они относятся к классу ледяных гигантов, а такие тела очень распространены в Млечном Пути. По данным NASA, планеты, похожие на Нептун, встречаются в 10 раз чаще Юпитеров. Таким образом, понимание ледяных гигантов нашей Солнечной системы жизненно важно для понимания планет по всей галактике.