Исследователи уже не раз высказывали предположение о дождях из алмазов, которые могут идти на Уране и Нептуне. Теперь это удалось доказать экспериментальным путем — исследователи получили драгоценный камень из метана.
Группа специалистов из Стэнфордского университета смогла определить причину так называемых алмазных дождей на Уране и Нептуне. Для этого ученым пришлось воссоздать в лаборатории условия, близкие к тем, которые характерны для «ледяных гигантов». Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Для эксперимента был использован рентгеновский лазер Linac Национальной ускорительной лаборатории SLAC, с помощью которого удалось провести точные измерения. Известно, что атмосферы Нептуна и Урана образованы преимущественно водородом, гелием и небольшим количеством метана. Предшествующие расчеты и научные эксперименты показали, что при достаточном давлении и температуре последний может переходить в кристаллический алмаз.
Ученые попробовали воспроизвести этот процесс на практике. Вместо метана они взяли углеводородный полистирол, который был нагрет до 4,7 тыс. градусов и помещен под давление, эквивалентное давлению 250 африканских слонов на поверхность ногтя. Примерно такие же условия существуют на Нептуне — под разреженными верхними слоями атмосферы на глубине порядка 10 тыс. км. После этого исследователи стали наблюдать за происходящим при помощи рентгеновских лучей.
В результате они смогли не только увидеть превращение материала в алмаз, но и узнали, что происходит с остальной частью образца. Оказалось, что он расщепляется на водород, тогда как углерода практически не остается. Это объясняет, почему температура внешних слоев Нептуна значительно выше, чем должна быть. Ученые предполагают, что именно алмазы служат источником гравитационной энергии, которая преобразуется в тепло.
«Данное исследование посвящено явлению, которое очень трудно смоделировать в лабораторных условиях. Необходимо было показать, как два элемента отделяются друг от друга. Примерно как майонез расслаивается обратно на масло и уксус», — объясняет физик Майк Данн.
Нептун и Уран относятся к классу ледяных гигантов и считаются самыми малоизученными планетами Солнечной системы. Они слишком удалены от Земли. Однако, по данным NASA, подобные им небесные тела встречаются примерно в десять раз чаще, чем экзопланеты, поэтому исследование Нептуна и Урана крайне важно.
Боевые корабли. Крейсеры