На какой планете идет дождь из бриллиантов. На сатурне и юпитере идут алмазные дожди

На самом деле ученые давно предполагали, что внутри ледяных гигантов могут идти дожди из драгоценных камней. Глубоко внутри этих планет высокие температуры и сильное давление оказывали воздействие на углеводороды, в следствие чего шел алмазный дождь.

Конечно, для нас это явление может казаться фантастическим, однако далеко за пределами Земли – это вполне нормальное явление. Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть данную информацию деятели науки воссоздали данный процесс у себя в лабораториях. Теперь доказано, что алмазные дожди – это реальное явление.

В Солнечной системе есть отдаленные планеты, которые называют ледяными гигантами, люди именовали их как Нептун и Уран. Они соответственно в 17 и 15 раз больше массы Земли. На этих планетах есть атмосферы, которые богаты газами, включая водород и гелий, также они имеют твердые ядра.

Нептун и Уран в основном представляют собой огромные океаны, они никоим образом не похожи на те океаны, которые находятся на нашей планете. Океаны на ледяных гигантах состоят из аммиака и веществ, известных как углеводороды – молекулы, такие как метан, состоящие из водорода и углерода.

Далеко в глубине этих планет происходят невероятные вещи: очень высокая температура, и сильное давление производят воздействие непосредственно на углеводороды. В следствии таких процессов возникают алмазы, которые в последствии выпадают в виде алмазных дождей.

Основываясь на химических процессах, которые проходят на Нептуне и Уране ученые смогли произвести в своей лаборатории небольшие алмазы. Воссоздав имитационные условия, исследователи подробно изучили структуру полученного материала.

Напомним, что ученые давно начали изучать и испытывать различные методы, которые могли бы сконструировать нужную обстановку. Многие отмечают, что лазеры также использовались, но все предыдущие разработки были провальными. Авторы победного проекта говорят, что ранние версии были обречены на неудачу. Так как те, кто применял похожую технологию использовали давление намного ниже тех, которые были предсказаны для необходимых условий в ледовых гигантах.

Исследователи имитируют условия Нептуна и Урана для создания алмазов в лаборатории

Лазер использовался для того, чтобы быстро нагревать поверхности еще одного элемента исследования – полистирола. Этот процесс сопутствовал его расширению и образованию ударной волны. Команда, которая работала над экспериментом, выпустила две ударные волны, при этом вторая была быстрее первой.

Завершение процесса образования камней происходило тогда, когда ударные волны догоняли друг друга. Следовательно, были получены температуры и давления около 5000 К и 150 ГПа соответственно. Подобные условия были похожи на те, которые обнаружили на глубине 10 000 км в ледяных планетах.

Созданных условий стало достаточно, чтобы в полистироле вызвать разрыв связей между углеродом и водородом. Затем углерод соединялся и создавал долгожданные алмазы. Научная команда также смогла понаблюдать за процессом формирования алмазов, для этого они использовали короткие импульсы рентгеновских лучей.

Доминик Краус, первый автор исследований в немецкой лаборатории Гельмгольц-Центр Дрезден-Россендорф отметил, что само экспериментальное время занимает очень короткий промежуток времени. В связи с этим, является практически фантастикой, что команде удалось понаблюдать за всем процессом формирования алмазов.

Драгоценности, которые создали ученые, достигали размера всего несколько нанометров в диаметре, однако процессы на Нептуне и Уране производят камни значительно больше. На ледяных гигантах создаются все условия для того, чтобы алмазы могли расти, и этот процесс может длится миллионы лет.

Исследователи подтвердили возможность смещения алмазов во внутрь планеты. Теперь планируется новое исследование, которое поможет узнать, какой характер размещения предлагаемых слоев алмазного дождя в структуре планет. Вследствие можно будет подтвердить или опровергнуть информацию касаемо температуры гигантов.

Краус отметил, что драгоценные камни опускаются из-за того, что они тяжелее, чем вещество окружающее их. В какой-то момент перемещения алмазы останавливаются, это происходит тогда, когда они достигают ядра, потом они начинают нагреваться.

Исследование, в котором подробно описывается этот эксперимент имеет название «Формирование алмазов в лазерно-сжатых углеводородах при планетарных внутренних условиях », оно недавно было опубликовано в журнале Nature Astronomy.

В состав команды ученых входили члены Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, SLAC Национальной ускорительной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли.

Вывод

Проведенный эксперимент открыл новые возможности для создания синтетических материалов. На данный момент наноалмазы получают множество коммерческих предложений. Их применение будет полезным в медицине, электронике, научном оборудовании и т.п. Методы, на основе которых создаются алмазы в данный момент менее экологические и безопасные, поэтому использование лазера может изменить алгоритм производства алмазов.

Если человек когда-нибудь доберётся до крупнейших планет Солнечной системы - Юпитера и Сатурна, то собственными глазами сможет увидеть “небо в алмазах”.

Согласно последним исследованиям планетологов, на газовых гигантах идут алмазные дожди.

Исследователи инопланетных миров давно задаются вопросом: может ли высокое давление внутри гигантских планет превращать углерод в алмазы? Планетологи Мона Делитски (Mona Delitsky) из калифорнийской компании Specialty Engineering и Кевин Бейнс (Kevin Baines) из университета Висконсина в Мэдисоне подтвердили давние предположения своих коллег.

Согласно модели, построенной по наблюдениям астрофизиков, когда разряд молнии появляется в верхних слоях атмосферы газовых гигантов и затрагивает молекулы метана, то высвобождаются атомы углерода. Эти атомы в большом количестве соединяются друг с другом, после чего начинают длительное путешествие к каменному ядру планеты. Эти "сборища" атомов углерода представляют собой довольно массивные частицы, то есть по сути представляют собой сажу. Вероятнее всего, именно их увидел аппарат "Кассини" в составе тёмных туч Сатурна.

Частицы сажи медленно спускаются к центру планеты, минуя последовательно все слои её атмосферы. Чем дальше они проходят сквозь слои газообразного и жидкого водорода к ядру, тем большее давление и нагрев испытывают. Постепенно сажа сжимается до состояния графита, а затем преобразуется в ультраплотные алмазы. Но на этом испытания не заканчиваются, инопланетные драгоценные камни нагреваются до температуры 8 тысяч градусов по Цельсию (то есть достигают температуры плавления) и падают на поверхность ядра в виде жидких алмазных капель.

"Внутри Сатурна наблюдаются подходящие условия для града из алмазов. Наиболее благоприятная зона находится на отрезке, начиная с глубины в шесть тысяч километров и заканчивая глубиной в 30 тысяч километров. По нашим расчётам Сатурн может содержать до 10 миллионов тонн этих драгоценных камней, при этом большинство из них не более миллиметра в диаметре, но есть и образцы диаметром около 10 сантиметров", — говорит Бейнс.

В связи с новым открытием планетологи предложили интересную идею: на Сатурн можно отправить робота, который будет собирать капли "драгоценного" дождя. Интересно, что это исследование является своеобразным повторение сюжета научно-фантастической книги "Инопланетные моря" (Alien Seas), согласно которому в 2469 году на Сатурне будут собирать алмазы для строительства корпуса добывающего судна, которое отправится к ядру планеты и будет собирать гелий-3, необходимый для создания термоядерного топлива.

Мысль заманчивая, но учёные предупреждают: алмазы стоит оставить на Сатурне, чтобы предотвратить финансовый хаос на Земле.

Делитски и Бейнс заключили, что алмазы будут оставаться стабильными внутри гигантских планет. К такому выводу они пришли в результате сравнительного анализа последних астрофизических исследований. Эти работы экспериментально подтвердили конкретные температуры и уровень давления, при которых углерод принимает различные аллотропные модификации, такие как твёрдый алмаз. Для этого учёные моделировали условия (прежде всего температуру и давление) в разных слоях атмосфер гигантских планет.

"Мы собрали результаты нескольких исследований и пришли к выводу, что алмазы действительно могут падать с небес Юпитера и Сатурна", — утверждает Делитски.

Необходимо учитывать, что до тех пор, пока некое открытие не подтвердится результатами наблюдений или экспериментов, оно так и останется на уровне гипотезы. Пока модели формирования алмазных капель на газовых гигантах ничто не противоречит. Однако коллеги Бейнса и Делитски высказали свои сомнения о правдоподобности описанной ныне модели.

Так, Дэвид Стивенсон (David Stevenson), планетолог из Калифорнийского технологического института, утверждает, что Бейнс и Делитски неверно использовали в своих расчётах законы термодинамики.

"Метан составляет очень малую долю водородной атмосферы Юпитера и Сатурна — 0,2% и 0,5% соответственно. Думаю, там происходит процесс, похожий на растворение в воде соли и сахара при высоких температурах. Даже если бы вы напрямую создали углеродную пыль и поместили её в верхние слои атмосферы Сатурна, то она бы попросту растворилась во всех этих слоях, стремительно опускаясь к ядру планеты", — утверждает Стивенсон, не принимавший участия в исследовании.

Похожей работой занимался несколько лет назад физик Лука Гирингелли (Luca Ghiringhelli) из Института имени Фрица Габера. К выводам Бейнса и Делитски он также отнёсся скептически. В своей работе он исследовал Нептун и Уран, которые намного богаче углеродом, чем Сатурн и Юпитер, но даже их углерода недостаточно для формирования кристаллов атом за атомом.

Коллеги Бейнса и Делитски советуют им продолжить своё исследование, дополнив модель большим количеством реальных данных и результатами наблюдений.

Доклад об открытии Делитски и Бейнса (PDF-документ) прозвучал на заседании Отделения Американского астрономического общества в области планетарных наук (AAS Division for Planetary Sciences), которое проходит в Денвере с 6 по 11 октября 2015 года.

Согласно последним исследованиям двух планетологов, на Юпитере и Сатурне могут действительно идти алмазные дожди.

Астрономы давно задавались вопросом, могут ли высокие давления внутри планет-гигантов превратить углерод в алмаз, и хотя некоторые оспаривают такую возможность, американские ученые утверждают, что это возможно.

По их последним предположениям, в верхних слоях атмосфер Юпитера и Сатурна молнии расщепляют молекулы метана, высвобождая таким образом атомы углерода. Эти атомы могут затем сталкиваться друг с другом и формировать более крупные частицы углеродной сажи, которые могут быть обнаружены аппаратом «Кассини» в темных грозовых облаках Сатурна. Когда частицы сажи медленно опускаются через слои газообразного и жидкого водорода к твердому каменному ядру планеты, они испытывают действие все больших температур и давлений. Сажа превращается сначала в графит, а затем в твердые алмазы. Когда температура достигает 8000 °С, алмазы плавятся, превращаясь в жидкие дождевые капли.

Условия внутри Сатурна таковы, что область алмазного «града» начинается на глубине около 6000 км в атмосфере и простирается еще на 30000 км вглубь. Сатурн может содержать около 10 млн. тонн алмазов, сформированных таким способом. Большую часть составляют куски размером от миллиметра до, возможно, 10 сантиметров.

Планетологи пришли к заключению об устойчивости алмазов в недрах планет-гигантов, сравнивая недавние исследования физических условий, при которых углерод изменяет свою структуру, с моделированием изменения температуры и давления с глубиной для планет-гигантов. Тем не менее, многие ученые оспаривают данный вывод. В качестве контраргумента приводится тот факт, что метан составляет очень малую часть преимущественно водородных атмосфер Юпитера и Сатурна – всего 0.2% и 0.5% соответственно. В таких системах «термодинамика предпочитает смеси». Это означает, что даже если углеродной пыли из сажи удастся сформироваться, при своем падении в более глубокие слои она очень быстро растворится.

Когда звезда главной последовательности находится на конечном этапе своей эволюции, то в ядре прекращается реакция превращения водорода в гелий, звезда начинает остывать. Дальнейшая судьба звезды напрямую зависит от ее массы....

Титан, крупнейший спутник Сатурна, является самым далеким небесным телом, к которому прилетел гость с Земли. Эта планета заслуживает особого интереса со стороны ученых, так как имеет сложную атмосферу и озера жидких углеводородов на поверхности, а...

При помощи космического научного зонда «Кассини» впервые удалось получить снимок облака, недавно образовавшегося над южным полюсом спутника Сатурна Титана. Подобное атмосферное явление говорит о смене сезонов, статья об этом размещена на официальном...

Представьте себе дождь из алмазов. Звучит сказочно, правда? Будто эпизод из диснеевского мультфильма. Правда, в реальности алмазные камешки больно били бы по голове, да и места, где такие дожди происходят, довольно далеки от Земли. Например, Нептун или Уран. А если вы узнаете об условиях, в которых с неба начинают падать алмазы, то для отпуска выберете место поближе и поспокойнее.

От теории к практике

При воздействии высокого давления (и температур) на других планетах даже знакомые вещества могут вести себя очень непривычно для нас. Например, на так называемых «ледяных гигантах», как Нептун и Уран, постоянно идут самые настоящие алмазные дожди. Ученые давно теоретически рассчитали такую возможность, предполагая, что эти планеты окружены густой атмосферой и содержат относительно маленькие раскаленные ядра, покрытые мантией из горячей воды под давлением, аммиака и метановых льдов. А недавно смогли смоделировать эти условия в лаборатории.

Дело в том, что, несмотря на название «ледяные гиганты», эти планеты на самом деле очень горячие. Конечно, в верхних слоях атмосферы температура очень низкая из-за отдаленности Солнца, но чем ближе к ядру, тем под воздействием давления становится все горячее. Именно такие перепады температуры и давления приводят к тому, что выделяются водород и углерод, образующие алмазные дожди примерно на 8000 км ниже внешней поверхности атмосферы.

Небо в алмазах

Чтобы смоделировать в лаборатории условия «ледяных гигантов», ученым пришлось добиться очень высоких температур и огромных давлений. Для этого они воспользовались лазером и пластиком из водорода и углерода, который был «дублером» метановых соединений на Нептуне и Уране. В результате эксперимента, который из-за сложности модели длился доли секунды, действительно удалось получить крошечные драгоценные камни.

Но на «ледяных гигантах» при более стабильных условиях с неба падают гораздо более крупные камни, образуя целые мощные «алмазные ливни». Алмазы размером в миллионы карат медленно погружаются сквозь мантию к ядру, образуя ближе к центру планеты толстый алмазный слой. То есть сами планеты оказываются огромной оправой для драгоценных камней.

Атмосферные слои у «ледяных гигантов» такие толстые, что даже лучшие исследовательские зонды пока не могут точно показать, что же происходит на этих загадочных планетах. Одно можно сказать точно: хотите «неба в алмазах», ждите, когда до Нептуна и Урана начнут пускать регулярные рейсы.

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Представьте, что в эту самую секунду, пока вы читаете текст, где-то надвигается стеклянный шторм или идет алмазный дождь. Звучит как начало фантастического фильма, не правда ли? Но это еще не самые удивительные природные явления, которые встречаются на других планетах.

В этом году зима на Земле не радовала почти никого и отличилась всевозможными катаклизмами, поэтому сайт решил узнать, как обстоят дела с климатом на других планетах, после чего полюбил наши земные морозы и непогоду за окном.

1. Стеклянные штормы

Красивая лазурная экзопланета HD 189733b находится на расстоянии всего 63 световых лет от Солнца, поэтому ученым удалось узнать достаточно много о ней. Температура на этой планете составляет 930 °С на светлой стороне и 425 °С на темной, а ветры мчатся со скоростью 2 км в секунду. Но самое необычное природное явление на этой экзопланете - ливни, состоящие из кусочков стекла.

2. Каменные дожди

Экзопланета COROT-7b была обнаружена в 2009 году, и по размерам она в 2 раза превосходит Землю. На светлой стороне планеты находится обширный океан из лавы, а темная сторона покрыта огромным слоем обычного водяного льда. Температура на солнечной стороне - приблизительно 2 500 °С, что создает уникальные осадки. На этой экзопланете тоже есть круговорот, только не воды, а расплавленной породы.

Именно погода на COROT-7b вдохновляет многих фантастов и художников.

3. Зеленый кристаллический дождь

Самый красивый дождь идет не на планете, а на протозвезде HOPS-68 , которая находится в 1 350 световых годах от Земли. Оливин , который используют на Земле для изготовления ювелирных изделий, обрушивается на эту звезду невероятно красивым потоком блесток.

4. Сухие снежные бури

Не только на Земле есть снежные бури, но и Марс в середине ночи засыпает снегом. У этих ночных штормов есть другое название - «ледяные микропорывы», и их часто сравнивают с небольшими штормами на Земле. Метели на Марсе из сухого льда, а облака - из замороженного углекислого газа.

Зима на этой планете холодная, средняя температура составляет -63 °С. Поэтому, если соберетесь лететь на Марс, то делайте это летом - температура в это время составляет около 20 °С, что вполне комфортно для землян.

5. Плазменный дождь

Даже на Солнце бывают дожди, правда, плазменные. Такое явление более известно как солнечная вспышка, или коронарный дождь, и является следствием мощного взрыва радиации.

Уникальным является то, что плазменный дождь быстро охлаждается, когда приближается к поверхности Солнца. И внешняя атмосфера звезды намного более горячая, чем ее поверхность. Ученые еще не смогли выяснить причину такого явления.

6. Закрученные бури

Ученые выяснили, что вспышку радиации вызывает взрыв в части атмосферы, а она, в свою очередь, порождает ветер, достигающий скорости 4 км в секунду.

7. «Солнцезащитный» снег

Экзопланета Kepler-13Ab уникальна тем, что на ней идет «солнцезащитный» снег, правда, только на темной стороне. Дело в том, что на планете есть диоксид титана, который является активным ингредиентом в солнцезащитных кремах. Поэтому ученые шутят и рекомендуют набрать солнцезащитного крема на темной стороне, перед тем как позагорать на светлой.

8. Штормы размером с Землю

Коричневых карликов трудно обнаружить: им массы не хватает для того, чтобы загореться, как другим звездам. Поэтому были построены уникальные телескопы для изучения погоды на коричневых карликах. Благодаря телескопам «Хаббл» и Спитцер» ученые смогли наблюдать на поверхности карлика штормы размером с Землю. Также удалось изучить облака, которые состоят из необычных материалов, таких как песок и капли расплавленного железа.

9. Ледяной дождь для других планет

Энцелад - спутник Сатурна с гейзерами, которые регулярно извергают ледяную воду, отправляя примерно 250 кг в космос каждую секунду. Одна часть осадков теряется в космосе, а другая попадает на кольца Сатурна, в связи с чем есть предположение, что именно этот спутник является источником материи одного из колец Сатурна. Только на Энцеладе были обнаружены жидкая вода, углерод, азот в форме аммиака и источник энергии, а также предполагается существование океана под поверхностью спутника.

10. Шторм из града

NGC 1333-IRAS 4B - часть Солнечной системы, центральная звезда которой представляет собой кокон из газа и пыли. В центре этого кокона находится плотный диск из материалов, которые больше похожи на шторм из града. Количество воды, которая проливается на центральный диск, могло бы наполнить земные океаны 5 раз. Диск теплее, чем окружающее его облако материала, поэтому, когда куски льда достигают облака, они испаряются. А когда пар замерзнет, то, возможно, таким образом, родится новая комета. Благодаря телескопу «Спитцер» люди получили больше знаний о том, как формируются планетарные системы.