Melyik bolygón esik a gyémánt? Gyémánt esők a Szaturnuszon és a Jupiteren

Valójában a tudósok régóta feltételezik, hogy a drágakövek jégóriások belsejében eshetnek. A bolygók mélyén a magas hőmérséklet és az erős nyomás hatással volt a szénhidrogénekre, ami gyémánt esőt eredményezett.

Természetesen számunkra ez a jelenség fantasztikusnak tűnhet, de messze a Földön túl teljesen normális jelenség. Ennek az információnak a megerősítése vagy cáfolata érdekében a tudósok újraalkották ezt a folyamatot laboratóriumaikban. Mára bebizonyosodott, hogy a gyémánt eső valódi jelenség.

A Naprendszerben vannak távoli bolygók, amelyeket jégóriásoknak neveznek, az emberek Neptunusznak és Uránusznak hívják őket. A Föld tömegének 17-szerese, illetve 15-szöröse. Ezeknek a bolygóknak gázokban, köztük hidrogénben és héliumban gazdag légkörük van, és szilárd magjuk is van.

A Neptunusz és az Uránusz alapvetően hatalmas óceánok, semmiben sem hasonlítanak a bolygónkon található óceánokhoz. A jégóriásokon lévő óceánok ammóniából és szénhidrogénekként ismert anyagokból állnak – olyan molekulákból, mint a metán hidrogénből és szénből.

E bolygók mélyén hihetetlen dolgok történnek: a nagyon magas hőmérséklet és az erős nyomás közvetlenül a szénhidrogénekre hat. Az ilyen folyamatok eredményeként gyémántok keletkeznek, amelyek ezt követően gyémánt eső formájában esnek.

A Neptunuszon és az Uránuszon lezajló kémiai folyamatok alapján a tudósok kis gyémántokat tudtak előállítani laboratóriumukban. A szimulált körülmények újraalkotása után a kutatók részletesen tanulmányozták a kapott anyag szerkezetét.

Emlékezzünk vissza, hogy a tudósok már régóta elkezdték tanulmányozni és tesztelni a különféle módszereket, amelyekkel meg lehet teremteni a kívánt környezetet. Sokan megjegyzik, hogy lézereket is használtak, de minden korábbi fejlesztés kudarcot vallott. A nyertes projekt szerzői szerint a korábbi verziók kudarcra voltak ítélve. Ugyanis azok, akik hasonló technológiát alkalmaztak, sokkal alacsonyabb nyomást használtak, mint amit a jégóriásokban a szükséges feltételekhez jósoltak.

A kutatók a Neptunusz és az Uránusz körülményeit utánozzák, hogy gyémántokat hozzanak létre a laboratóriumban

A lézert egy másik kutatási elem - polisztirol - felületének gyors felmelegítésére használták. Ezt a folyamatot annak kiterjedése és lökéshullám kialakulása kísérte. A kísérleten dolgozó csapat két lökéshullámot bocsátott ki, a második gyorsabb volt, mint az első.

A kőképződés folyamata akkor következett be, amikor a lökéshullámok felzárkóztak egymáshoz. Következésképpen körülbelül 5000 K hőmérsékletet és 150 GPa nyomást kaptunk. Az ilyen körülmények hasonlóak voltak a jeges bolygókon 10 000 km-es mélységben tapasztaltakhoz.

A kialakult feltételek elegendőek lettek ahhoz, hogy a szén és a hidrogén közötti kötések felszakadjanak a polisztirolban. A szén ezután egyesült, és létrehozta a régóta várt gyémántokat. A tudományos csoport rövid impulzusú röntgensugárzással is megfigyelhette a gyémántképződés folyamatát.

Dominik Kraus, a német Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf laboratórium kutatásának első szerzője megjegyezte, hogy maga a kísérleti idő nagyon rövid ideig tart. Ebből a szempontból szinte fantasztikus, hogy a csapat megfigyelhette a gyémántképződés teljes folyamatát.

A tudósok által alkotott ékszerek átmérője mindössze néhány nanométer, de a Neptunuszon és az Uránuszon folyó folyamatok sokkal nagyobb köveket eredményeznek. A jégóriások minden feltételt megteremtenek a gyémántok növekedéséhez, és ez a folyamat akár több millió évig is eltarthat.

A kutatók megerősítették annak lehetőségét, hogy a gyémántok a bolygó belsejébe kerülhetnek. Most egy új tanulmányt terveznek, amely segít kideríteni a javasolt gyémánt esőrétegek elhelyezkedési mintáit a bolygók szerkezetében. Ennek eredményeként meg lehet erősíteni vagy megcáfolni az óriások hőmérsékletére vonatkozó információkat.

Kraus megjegyezte, hogy a drágakövek azért süllyednek el, mert nehezebbek, mint az őket körülvevő anyag. A mozgás egy pontján a gyémántok leállnak, ez akkor történik, amikor elérik a magot, majd elkezdenek felmelegedni.

A kísérletet részletező tanulmány a "Gyémántképződés lézerrel tömörített szénhidrogénekben bolygók belső körülményei között" címet viseli, és a közelmúltban publikálták a Nature Astronomy folyóiratban. .

A tudóscsoport tagjai a Lawrence Livermore National Laboratory, a SLAC National Accelerator Laboratory és a University of California, Berkeley tagjai.

Következtetés

A kísérlet új lehetőségeket nyitott meg szintetikus anyagok létrehozásában. Jelenleg a nanogyémántok sok kereskedelmi ajánlatot kapnak. Alkalmazásuk hasznos lesz az orvostudományban, az elektronikában, a tudományos berendezésekben stb. A gyémántkészítési módszerek jelenleg kevésbé környezetbarátak és biztonságosak, így a lézer használata megváltoztathatja a gyémántgyártási algoritmust.

Ha valaki valaha eljut a Naprendszer legnagyobb bolygóira - a Jupiterre és a Szaturnuszra, akkor saját szemével láthatja a „gyémántban lévő eget”.

Bolygótudósok legújabb kutatása szerint gyémánt esőzések fordulnak elő a gázóriásokon.

Az idegen világok felfedezői régóta azon töprengenek: vajon az óriásbolygók belsejében lévő nagy nyomás gyémánttá változtathatja a szenet? Mona Delitsky bolygókutató a kaliforniai Specialty Engineering cégtől és Kevin Baines a Wisconsini Egyetemről (Madison) megerősítette kollégáik régóta fennálló feltételezéseit.

A modell szerint az asztrofizikusok megfigyelései alapján, amikor a gázóriások felső atmoszférájában villámkisülés jelenik meg és a metánmolekulákat érinti, szénatomok szabadulnak fel. Ezek az atomok nagy számban egyesülnek egymással, majd hosszú utazásba kezdenek a bolygó sziklás magjába. Ezek a szénatomok „együttesei” meglehetősen masszív részecskék, vagyis lényegében korom. Valószínűleg a Cassini űrszonda a Szaturnusz sötét felhőinek részeként látta őket.

A koromrészecskék lassan leereszkednek a bolygó középpontjába, és egymás után áthaladnak a légkör minden rétegén. Minél tovább haladnak a gáznemű és folyékony hidrogénrétegeken keresztül a mag felé, annál nagyobb nyomást és hőt tapasztalnak. Fokozatosan a korom grafittá préselődik, majd ultrasűrű gyémántokká alakul. De a tesztek ezzel nem érnek véget; az idegen drágaköveket 8 ezer Celsius-fok hőmérsékletre hevítik (vagyis elérik az olvadáspontot), és folyékony gyémántcseppek formájában hullanak a mag felszínére.

„A Szaturnusz belsejében a legkedvezőbb zóna található a szegmensben, amely a hatezer kilométeres mélységtől a 30 ezer kilométeres mélységig terjed akár 10 millió tonna ilyen drágakő, többségük nem haladja meg az egy milliméter átmérőjét, de vannak körülbelül 10 centiméter átmérőjű minták is” – mondja Baines.

Az új felfedezéssel kapcsolatban a bolygókutatók egy érdekes ötletet javasoltak: egy robotot küldhetnének a Szaturnuszra, hogy összegyűjtse az „értékes” esőcseppeket. Érdekes módon ez a kutatás az Alien Seas című tudományos-fantasztikus könyv cselekményének egyfajta megismétlése, amely szerint 2469-ben gyémántokat gyűjtenek a Szaturnuszon, hogy megépítsék egy bányászhajó hajótestét, amely a bolygó magjához jut, és héliumot gyűjt. 3. termonukleáris üzemanyag létrehozásához szükséges.

Az ötlet csábító, de a tudósok arra figyelmeztetnek, hogy a gyémántokat a Szaturnuszon kell hagyni, hogy megakadályozzák a pénzügyi káoszt a Földön.

Delitsky és Baines arra a következtetésre jutottak, hogy a gyémántok stabilak maradnak az óriásbolygók belsejében. Erre a következtetésre jutottak a legújabb asztrofizikai kutatások összehasonlító elemzésének eredményeként. Ezek a munkák kísérletileg megerősítették azokat a specifikus hőmérsékleteket és nyomásszinteket, amelyeken a szén különféle allotrópokat, például kemény gyémántot vesz fel. Ennek érdekében a tudósok a körülményeket (elsősorban a hőmérsékletet és a nyomást) szimulálták az óriásbolygók légkörének különböző rétegeiben.

„Számos tanulmány eredményeit gyűjtöttük össze, és arra a következtetésre jutottunk, hogy a gyémántok valóban lehullhatnak a Jupiter és a Szaturnusz egéről” – mondja Delitsky.

Figyelembe kell venni, hogy amíg egy bizonyos felfedezést a megfigyelések vagy kísérletek eredményei meg nem erősítenek, addig az hipotézis szintjén marad. Eddig semmi sem mond ellent annak a modellnek, hogy a gázóriásokon gyémántcseppek keletkeznek. Baines és Delitsky kollégái azonban kétségeiket fejezték ki a most leírt modell elfogadhatóságával kapcsolatban.

Így David Stevenson, a California Institute of Technology bolygókutatója azt állítja, hogy Baines és Delitsky tévesen alkalmazta számításaiban a termodinamika törvényeit.

"A metán a Jupiter és a Szaturnusz hidrogénatmoszférájának nagyon kis hányadát teszi ki – 0,2%-ot, illetve 0,5%-ot. Úgy gondolom, hogy van egy olyan folyamat, amely hasonló a só és a cukor feloldódásához a vízben magas hőmérsékleten. Még akkor is, ha közvetlenül létrehozta a szenet por és Ha a Szaturnusz légkörének felső rétegeibe helyeznénk, egyszerűen feloldódna ezekben a rétegekben, és gyorsan leszállna a bolygó magja felé” – mondja Stevenson, aki nem vett részt a tanulmányban.

Luca Ghiringhelli fizikus, a Fritz Haber Intézet munkatársa hasonló munkát végzett néhány évvel ezelőtt. Szkeptikus volt Baines és Delitsky következtetéseivel kapcsolatban is. Munkájában a Neptunust és az Uránuszt vizsgálta, amelyek szénben sokkal gazdagabbak, mint a Szaturnusz és a Jupiter, de még szénatom sem elegendő ahhoz, hogy atomról atomra kristályokat alkossanak.

Baines és Delitsky munkatársai azt tanácsolják, hogy folytassák kutatásaikat a modell valósabb adatokkal és megfigyelési eredményekkel való kiegészítésével.

A Delitsky és Baines felfedezéséről szóló jelentést (PDF-dokumentum) ismertették az AAS Planetary Sciences Division találkozóján, amelyre 2015. október 6. és 11. között kerül sor Denverben.

Két bolygótudós legújabb kutatása szerint gyémánt eső hullhat a Jupiterre és a Szaturnuszra.

A csillagászok régóta azon töprengenek, hogy az óriásbolygók belsejében uralkodó nagy nyomás képes-e a szenet gyémánttá alakítani, és bár egyesek vitatják a lehetőséget, amerikai tudósok szerint ez lehetséges.

Legújabb feltételezéseik szerint a Jupiter és a Szaturnusz felső légkörében a villámlás metánmolekulákat hasít, így szénatomok szabadulnak fel. Ezek az atomok azután egymásnak ütközhetnek, és nagyobb szénkorom részecskéket alkothatnak, amelyeket a Cassini észlelhet a Szaturnusz sötét zivatarfelhőiben. Ahogy a koromrészecskék lassan leereszkednek a gáznemű és folyékony hidrogénrétegeken keresztül a bolygó szilárd, sziklás magjához, növekvő hőmérsékletet és nyomást tapasztalnak. A korom először grafittá, majd kemény gyémánttá alakul. Amikor a hőmérséklet eléri a 8000 °C-ot, a gyémántok megolvadnak, és folyékony esőcseppekké alakulnak.

A Szaturnusz belsejében a körülmények olyanok, hogy a gyémánt jégeső körülbelül 6000 km mélységben kezdődik a légkörben, és további 30 000 km mélységig terjed. A Szaturnusz körülbelül 10 millió tonna ilyen módon keletkezett gyémántot tartalmazhat. A legtöbb darab egy millimétertől akár 10 centiméterig terjedő méretű darab.

Bolygótudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a gyémántok mennyire stabilak az óriásbolygók belsejében, összehasonlítva az óriásbolygók esetében a hőmérséklet- és nyomásváltozások és a mélység változásának modellezésével a közelmúltban végzett tanulmányokat azokról a fizikai feltételekről, amelyek között a szén megváltoztatja szerkezetét. Sok tudós azonban vitatja ezt a következtetést. Az ellenérv az a tény, hogy a Jupiter és a Szaturnusz túlnyomóan hidrogénatmoszférájának nagyon kis részét a metán teszi ki – mindössze 0,2%-ot, illetve 0,5%-ot. Az ilyen rendszerekben „a termodinamika előnyben részesíti a keverékeket”. Ez azt jelenti, hogy még ha sikerül is képződnie a szénkorompornak, az nagyon gyorsan feloldódik, ahogy mélyebb rétegekbe esik.

Amikor egy fősorozatú csillag evolúciójának végső szakaszában van, a hidrogén héliummá történő átalakulásának reakciója a magban leáll, és a csillag hűlni kezd. Egy csillag további sorsa közvetlenül a tömegétől függ....

A Titán, a Szaturnusz legnagyobb műholdja, a legtávolabbi égitest, amelyhez a látogató a Földről repült. Ez a bolygó különleges érdeklődést érdemel a tudósok részéről, mivel bonyolult légkörrel és folyékony szénhidrogéntavakkal rendelkezik a felszínen, és...

A Cassini űrszonda most először készített felvételeket a Szaturnusz Titán holdjának déli pólusa felett nemrég kialakult felhőről. Egy ilyen légköri jelenség az évszakok váltakozását jelzi, erről a hivatalos...

Képzeld el, hogy gyémánt esik. Mesésnek hangzik, igaz? Olyan, mint egy Disney rajzfilm epizódja. Igaz, a valóságban a gyémántkavicsok bántanák a fejet, és az ilyen esőzések helye meglehetősen távol van a Földtől. Például a Neptunusz vagy az Uránusz. És ha megtudja, milyen körülmények között kezdenek hullani a gyémántok az égből, akkor közelebbi és csendesebb helyet választ a nyaralásához.

Elmélettől gyakorlatig

Ha más bolygókon nagy nyomásnak (és hőmérsékletnek) vannak kitéve, még az ismerős anyagok is képesek számunkra nagyon szokatlan módon viselkedni. Például valódi gyémánt esők folyamatosan hullanak az úgynevezett „jégóriásokra”, mint a Neptunusz és az Uránusz. A tudósok már régóta elméletileg feltételezik ezt a lehetőséget, és azt sugallják, hogy ezeket a bolygókat vastag légkör veszi körül, és viszonylag kicsi, forró magokat tartalmaznak, amelyeket forró, nyomás alatt álló víz, ammónia és metán jégköpeny borít. Nemrég pedig sikerült szimulálni ezeket a körülményeket a laboratóriumban.

A tény az, hogy a „jégóriások” elnevezés ellenére ezek a bolygók valójában nagyon forróak. Természetesen a légkör felső rétegeiben a Nap távolsága miatt nagyon alacsony a hőmérséklet, de minél közelebb van a maghoz, annál melegebb lesz a nyomás hatására. Ezek a hőmérséklet- és nyomásváltozások hidrogén és szén felszabadulásához vezetnek, ami körülbelül 8000 km-rel a légkör külső felszíne alatt gyémánt esőket képez.

Az ég gyémántokban van

A „jégóriások” körülményeinek laboratóriumi szimulálásához a tudósoknak nagyon magas hőmérsékletet és hatalmas nyomást kellett elérniük. Ehhez hidrogénből és szénből készült lézert és műanyagot használtak, amely a Neptunusz és az Uránusz metánvegyületeinek „tartaléka” volt. A modell összetettsége miatt a másodperc töredékéig tartó kísérlet eredményeként valóban sikerült apró drágaköveket szerezni.

Ám a „jégóriásokon” stabilabb körülmények között sokkal nagyobb kövek hullanak le az égből, egész erőteljes „gyémántzáporokat” képezve. A több millió karátos gyémántok lassan lesüllyednek a köpenyen keresztül a mag felé, és vastag gyémántréteget képeznek a bolygó középpontjához közelebb. Vagyis a bolygók maguk a drágakövek hatalmas helyszínei.

A „jégóriások” légköri rétegei olyan vastagok, hogy még a legjobb kutatószondák sem tudják pontosan kimutatni, mi is történik ezeken a titokzatos bolygókon. Egy biztos: ha „gyémántokkal teli eget” szeretne, várja meg, amíg rendszeres járatok indulnak a Neptunuszba és az Uránuszba.

Srácok, a lelkünket beletesszük az oldalba. Köszönöm ezt
hogy felfedezed ezt a szépséget. Köszönöm az ihletet és a libabőrt.
Csatlakozz hozzánk FacebookÉs Kapcsolatban áll

Képzeld el, hogy ebben a pillanatban, miközben olvasod a szöveget, valahol üvegvihar közeledik, vagy gyémánt eső esik. Úgy hangzik, mint egy sci-fi film kezdete, nem? De ezek nem a legcsodálatosabb természeti jelenségek, amelyek más bolygókon találhatók.

Idén a földi tél szinte senkinek nem tetszett, és mindenféle kataklizmával jellemezte, így weboldal Elhatároztam, hogy utánajárok más bolygók éghajlatának, ami után beleszerettem földi fagyainkba és az ablakon kívüli rossz időjárásba.

1. Üvegviharok

A gyönyörű azúrkék HD 189733b exobolygó mindössze 63 fényévnyire található a Naptól, így a tudósok sokat tanultak róla. A hőmérséklet ezen a bolygón 930 °C a világos oldalon és 425 °C a sötét oldalon, a szél pedig 2 km/s sebességgel száguld. De a legszokatlanabb természeti jelenség ezen az exobolygón az üvegdarabokból álló záporok.

2. Kőzáporok

A COROT-7b exobolygót 2009-ben fedezték fel, és mérete kétszer akkora, mint a Föld. A bolygó világos oldalán hatalmas láva-óceán található, a sötét oldalt pedig egy hatalmas közönséges vízjégréteg borítja. A napos oldalon 2500 °C körüli a hőmérséklet, ami egyedülálló csapadékot eredményez. Ennek az exobolygónak is van keringése, de nem vízből, hanem olvadt kőzetből.

A COROT-7b időjárása sok tudományos-fantasztikus írót és művészt inspirál.

3. Zöld kristályeső

A legszebb eső nem egy bolygón, hanem a HOPS-68 protocsillagon esik, amely 1350 fényévnyire található a Földtől. Az olivin, amelyet a Földön ékszerek készítésére használnak, hihetetlenül gyönyörű csillogással árasztja el ezt a csillagot.

4. Száraz hóviharok

Nemcsak a Földön vannak hóviharok, de a Marsot is hó borítja az éjszaka közepén. Ezeknek az éjszakai viharoknak egy másik neve is van, „jégmikrorobbanás”, és gyakran hasonlítják a földi kis viharokhoz. A Marson a hóviharok szárazjégből, a felhők pedig fagyott szén-dioxidból állnak.

A tél ezen a bolygón hideg, az átlaghőmérséklet -63 °C. Ezért, ha azt tervezi, hogy a Marsra repül, akkor nyáron tegye meg - a hőmérséklet ebben az időben körülbelül 20 ° C, ami meglehetősen kényelmes a földlakók számára.

5. Plazmaeső

Még a Napon is esik az eső, bár plazma. Ezt a jelenséget napkitörésként vagy koronális esőként ismerik, és egy erőteljes sugárzásrobbanás eredménye.

Az egyedülálló, hogy a plazmaeső gyorsan lehűl, ahogy közeledik a Nap felszínéhez. A csillag külső légköre pedig sokkal melegebb, mint a felszíne. A tudósok még nem tudták kideríteni ennek a jelenségnek az okát.

6. Kavargó viharok

A tudósok azt találták, hogy a sugárzás felvillanását a légkör egy részének robbanása okozza, ami viszont 4 km/s sebességű szelet generál.

7. „Napvédő” hó

A Kepler-13Ab exobolygó egyedülálló abban, hogy „napvédő” hóval rendelkezik, bár csak a sötét oldalon. Az tény, hogy a bolygón található titán-dioxid, amely a fényvédők hatóanyaga. Ezért a tudósok viccelődnek, és azt javasolják, hogy a sötét oldalra helyezzenek fényvédőt, mielőtt a világos oldalon napoznának.

8. Föld méretű viharok

A barna törpéket nehéz felismerni, mert nincs elég tömegük ahhoz, hogy más csillagokhoz hasonlóan égjenek. Ezért egyedi teleszkópokat építettek a barna törpék időjárásának tanulmányozására. A Hubble és Spitzer távcsöveknek köszönhetően a tudósok Föld méretű viharokat figyelhettek meg a törpe felszínén. Lehetőség volt olyan felhők tanulmányozására is, amelyek szokatlan anyagokból, például homokból és olvadt vascseppekből állnak.

9. Fagyasztó eső más bolygókra

Az Enceladus a Szaturnusz holdja, gejzírekkel, amelyek rendszeresen jeges vizet lövellnek, és másodpercenként körülbelül 250 kg-ot küldenek az űrbe. Az üledék egyik része elveszik az űrben, a másik pedig a Szaturnusz gyűrűire esik, és ezért feltételezhető, hogy ez a műhold a Szaturnusz egyik gyűrűjének anyagforrása. Csak az Enceladuson fedeztek fel folyékony vizet, szenet, nitrogént ammónia formájában és egy energiaforrást, és felvetették egy óceán létezését a Hold felszíne alatt.

10. Jégeső vihar

Az NGC 1333-IRAS 4B a Naprendszer része, amelynek központi csillaga egy gázból és porból álló gubó. Ennek a gubónak a közepén egy sűrű anyagkorong található, amely inkább jégeső viharhoz hasonlít. A központi korongra ömlő vízmennyiség ötször töltheti meg a Föld óceánjait. A korong melegebb, mint az őt körülvevő anyagfelhő, így amikor jégdarabok érik a felhőt, elpárolognak. És amikor a gőz megfagy, akkor talán egy új üstökös születik. A Spitzer-teleszkópnak köszönhetően az emberek több ismeretet szereztek a bolygórendszerek kialakulásáról.