Na ktorej planéte prší diamanty? Diamant prší na Saturn a Jupiter

V skutočnosti vedci už dlho špekulujú, že do ľadových obrov by mohli pršať drahé kamene. Hlboko vo vnútri týchto planét ovplyvnili vysoké teploty a intenzívny tlak uhľovodíky, čo malo za následok diamantový dážď.

Samozrejme, pre nás sa tento jav môže zdať fantastický, ale ďaleko za hranicami Zeme je to úplne normálny jav. Aby vedci potvrdili alebo vyvrátili tieto informácie, obnovili tento proces vo svojich laboratóriách. Teraz sa dokázalo, že diamantové dažde sú skutočným fenoménom.

V slnečnej sústave sú vzdialené planéty, ktoré sa nazývajú ľadové obry, ľudia ich nazývali Neptún a Urán. Ich hmotnosť je 17 a 15 krát väčšia ako hmotnosť Zeme. Tieto planéty majú atmosféru, ktorá je bohatá na plyny, vrátane vodíka a hélia, a majú tiež pevné jadrá.

Neptún a Urán sú v podstate obrovské oceány, v žiadnom prípade sa nepodobajú oceánom na našej planéte. Oceány na ľadových obroch sú tvorené čpavkom a látkami známymi ako uhľovodíky – molekuly ako metán z vodíka a uhlíka.

Ďaleko v hlbinách týchto planét sa dejú neuveriteľné veci: veľmi vysoké teploty a silný tlak majú priamy dopad na uhľovodíky. V dôsledku takýchto procesov vznikajú diamanty, ktoré následne padajú v podobe diamantových dažďov.

Na základe chemických procesov, ktoré prebiehajú na Neptúne a Uráne, vedci dokázali vo svojom laboratóriu vyrobiť malé diamanty. Po obnovení simulovaných podmienok výskumníci podrobne študovali štruktúru výsledného materiálu.

Pripomeňme si, že vedci už dávno začali študovať a testovať rôzne metódy, ktoré by mohli skonštruovať želané prostredie. Mnohí poznamenávajú, že boli použité aj lasery, ale všetky predchádzajúce vývojové trendy boli neúspešné. Autori víťazného projektu tvrdia, že staršie verzie boli odsúdené na neúspech. Pretože tí, ktorí používali podobnú technológiu, používali tlaky oveľa nižšie, ako sa predpokladalo pre nevyhnutné podmienky v ľadových obroch.

Výskumníci napodobňujú podmienky Neptúna a Uránu, aby vytvorili diamanty v laboratóriu

Laser slúžil na rýchle zahriatie povrchov ďalšieho výskumného prvku – polystyrénu. Tento proces bol sprevádzaný jeho expanziou a vznikom rázovej vlny. Tím, ktorý na experimente pracoval, uvoľnil dve rázové vlny, pričom druhá bola rýchlejšia ako prvá.

Dokončenie procesu tvorby kameňa nastalo, keď sa rázové vlny navzájom dohnali. V dôsledku toho sa dosiahli teploty a tlaky približne 5000 K a 150 GPa. Takéto podmienky boli podobné tým, ktoré sa našli v hĺbke 10 000 km na ľadových planétach.

Vytvorené podmienky sa stali dostatočnými na to, aby spôsobili pretrhnutie väzieb medzi uhlíkom a vodíkom v polystyréne. Uhlík sa potom spojil a vytvorili dlho očakávané diamanty. Vedeckému tímu sa podarilo pozorovať aj proces tvorby diamantu pomocou krátkych impulzov röntgenového žiarenia.

Dominik Kraus, prvý autor výskumu v nemeckom laboratóriu Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, poznamenal, že samotný experiment trvá veľmi krátko. V tomto smere je takmer fantastické, že tím mohol pozorovať celý proces tvorby diamantu.

Šperky, ktoré vedci vytvorili, merali len niekoľko nanometrov v priemere, ale procesy na Neptúne a Uráne produkujú kamene oveľa väčšie. Ľadoví obri vytvárajú všetky podmienky pre rast diamantov a tento proces môže trvať milióny rokov.

Výskumníci potvrdili možnosť presunu diamantov do vnútra planéty. Teraz sa plánuje nová štúdia, ktorá pomôže určiť umiestnenie navrhovaných vrstiev diamantového dažďa v štruktúre planét. Vďaka tomu bude možné potvrdiť alebo vyvrátiť informácie týkajúce sa teploty obrov.

Kraus poznamenal, že drahokamy sa potápajú, pretože sú ťažšie ako materiál, ktorý ich obklopuje. V určitom bode pohybu sa diamanty zastavia, to sa stane, keď dosiahnu jadro, potom sa začnú zahrievať.

Štúdia, ktorá podrobne popisuje tento experiment, má názov „Tvorba diamantov v laserom stlačených uhľovodíkoch za planetárnych vnútorných podmienok“ a bola nedávno publikovaná v časopise Nature Astronomy. .

Tím vedcov zahŕňal členov Lawrence Livermore National Laboratory, SLAC National Accelerator Laboratory a University of California, Berkeley.

Záver

Experiment otvoril nové možnosti vytvárania syntetických materiálov. V súčasnosti dostávajú nanodiamanty veľa komerčných ponúk. Ich aplikácia bude užitočná v medicíne, elektronike, vedeckých zariadeniach atď. Metódy, na základe ktorých vznikajú diamanty, sú v súčasnosti menej ekologické a bezpečné, takže použitie lasera môže zmeniť algoritmus výroby diamantov.

Ak sa človek niekedy dostane na najväčšie planéty slnečnej sústavy - Jupiter a Saturn, potom na vlastné oči bude môcť vidieť „oblohu v diamantoch“.

Podľa najnovších výskumov planetárnych vedcov sa na plynových obroch vyskytujú diamantové dažde.

Prieskumníci cudzích svetov sa už dlho pýtali: Môže vysoký tlak vo vnútri obrovských planét premeniť uhlík na diamanty? Planetárni vedci Mona Delitsky z kalifornskej spoločnosti Specialty Engineering a Kevin Baines z University of Wisconsin v Madisone potvrdili dlhoročné predpoklady svojich kolegov.

Podľa modelu, založeného na pozorovaniach astrofyzikov, keď sa v hornej atmosfére plynných obrov objaví výboj blesku a zasiahne molekuly metánu, uvoľnia sa atómy uhlíka. Tieto atómy sa navzájom kombinujú vo veľkom počte, po čom začnú dlhú cestu do skalnatého jadra planéty. Tieto „zostavy“ atómov uhlíka sú pomerne masívne častice, to znamená, že sú to v podstate sadze. S najväčšou pravdepodobnosťou ich videla sonda Cassini ako súčasť tmavých oblakov Saturnu.

Častice sadzí pomaly klesajú do stredu planéty, pričom postupne prechádzajú všetkými vrstvami jej atmosféry. Čím ďalej prechádzajú vrstvami plynného a kvapalného vodíka smerom k jadru, tým väčší tlak a teplo zažívajú. Postupne sa sadze stláčajú na grafit a následne sa premieňajú na ultrahusté diamanty. Tým sa ale testy nekončia; mimozemské drahokamy sa zahrejú na teplotu 8 tisíc stupňov Celzia (to znamená, že dosiahnu bod topenia) a padajú na povrch jadra vo forme kvapiek tekutého diamantu.

„Vo vnútri Saturnu sú vhodné podmienky pre krupobitie diamantov. Najpriaznivejšia zóna sa nachádza v segmente, počnúc hĺbkou šesťtisíc kilometrov a končiac v hĺbke 30-tisíc kilometrov až 10 miliónov ton týchto drahých kameňov, pričom väčšina z nich nemá priemer väčší ako milimeter, ale existujú aj vzorky s priemerom okolo 10 centimetrov,“ hovorí Baines.

V súvislosti s novým objavom navrhli planetárni vedci zaujímavý nápad: na Saturn by mohol byť vyslaný robot, ktorý by zbieral kvapky „vzácneho“ dažďa. Je zaujímavé, že tento výskum je akýmsi opakovaním zápletky sci-fi knihy Alien Seas, podľa ktorej sa v roku 2469 budú na Saturne zbierať diamanty na stavbu trupu banského plavidla, ktoré pôjde do jadra planéty a bude zbierať hélium- 3. nevyhnutné na vytvorenie termonukleárneho paliva.

Predstava je to lákavá, no vedci varujú, že diamanty by mali byť ponechané na Saturne, aby sa zabránilo finančnému chaosu na Zemi.

Delitsky a Baines dospeli k záveru, že diamanty zostanú stabilné vo vnútri obrovských planét. K tomuto záveru dospeli ako výsledok porovnávacej analýzy nedávneho astrofyzikálneho výskumu. Tieto práce experimentálne potvrdili špecifické teploty a tlakové úrovne, pri ktorých uhlík naberá rôzne alotropy, ako je tvrdý diamant. Na tento účel vedci simulovali podmienky (predovšetkým teplotu a tlak) v rôznych vrstvách atmosféry obrovských planét.

„Zozbierali sme výsledky niekoľkých štúdií a dospeli sme k záveru, že diamanty skutočne môžu padať z neba Jupitera a Saturnu,“ hovorí Delitsky.

Treba počítať s tým, že kým sa určitý objav nepotvrdí výsledkami pozorovaní či experimentov, zostane na úrovni hypotézy. Zatiaľ nič neodporuje modelu tvorby diamantových kvapiek na plynových obroch. Avšak kolegovia Baines a Delitsky vyjadrili svoje pochybnosti o hodnovernosti teraz opísaného modelu.

David Stevenson, planetárny vedec z Kalifornského technologického inštitútu, teda tvrdí, že Baines a Delitsky vo svojich výpočtoch nesprávne použili zákony termodynamiky.

"Metán tvorí veľmi malý podiel vodíkovej atmosféry Jupitera a Saturnu - 0,2 % a 0,5 % v tomto poradí. Myslím si, že existuje proces podobný rozpúšťaniu soli a cukru vo vode pri vysokých teplotách. Aj keď ste priamo vytvorili uhlík prach a Ak by sme ho umiestnili do horných vrstiev atmosféry Saturnu, jednoducho by sa rozpustil vo všetkých týchto vrstvách a rýchlo by klesol smerom k jadru planéty,“ hovorí Stevenson, ktorý sa na štúdii nezúčastnil.

Fyzik Luca Ghiringhelli z Inštitútu Fritza Haberu urobil podobnú prácu pred niekoľkými rokmi. Skeptický bol aj k záverom Bainesa a Delitského. Vo svojej práci skúmal Neptún a Urán, ktoré sú oveľa bohatšie na uhlík ako Saturn a Jupiter, no ani ich uhlík nestačí na vytvorenie kryštálov atóm po atóme.

Bainesovi a kolegovia Delitského radia, aby pokračovali vo výskume doplnením modelu o viac reálnych údajov a výsledkov pozorovania.

Správa o objave Delitského a Bainesa (PDF dokument) bola prezentovaná na stretnutí AAS Division for Planetary Sciences, ktoré sa koná v Denveri od 6. do 11. októbra 2015.

Podľa najnovšieho výskumu dvoch planetárnych vedcov môže diamantový dážď skutočne padať na Jupiter a Saturn.

Astronómovia sa už dlho pýtajú, či by vysoký tlak vo vnútri obrovských planét mohol premeniť uhlík na diamant, a hoci niektorí túto možnosť spochybňujú, americkí vedci tvrdia, že je to možné.

Podľa ich najnovších predpokladov blesky v horných vrstvách atmosféry Jupitera a Saturnu štiepia molekuly metánu, čím sa uvoľňujú atómy uhlíka. Tieto atómy sa potom môžu navzájom zraziť a vytvoriť väčšie častice uhlíkových sadzí, ktoré môže Cassini detekovať v tmavých mrakoch Saturnu. Keď častice sadzí pomaly klesajú cez vrstvy plynného a kvapalného vodíka k pevnému kamennému jadru planéty, zažívajú rastúce teploty a tlaky. Sadze sa najskôr premenia na grafit a potom na tvrdé diamanty. Keď teplota dosiahne 8000 °C, diamanty sa topia a menia sa na tekuté dažďové kvapky.

Podmienky vo vnútri Saturnu sú také, že oblasť diamantových krúp začína v hĺbke asi 6 000 km v atmosfére a siaha ďalších 30 000 km hlboko. Saturn môže obsahovať asi 10 miliónov ton diamantov vytvorených týmto spôsobom. Väčšinou ide o kúsky s veľkosťou od milimetra do možno 10 centimetrov.

Planetológovia dospeli k záveru o stabilite diamantov vo vnútri obrovských planét porovnaním nedávnych štúdií fyzikálnych podmienok, za ktorých uhlík mení svoju štruktúru, s modelovaním zmien teploty a tlaku s hĺbkou pre obrovské planéty. Mnohí vedci však tento záver spochybňujú. Protiargumentom je fakt, že metán tvorí veľmi malú časť prevažne vodíkovej atmosféry Jupitera a Saturnu – len 0,2 %, respektíve 0,5 %. V takýchto systémoch „termodynamika uprednostňuje zmesi“. To znamená, že aj keď sa podarí vytvoriť prach uhlíkových sadzí, pri páde do hlbších vrstiev sa veľmi rýchlo rozpustí.

Keď je hviezda hlavnej postupnosti v poslednom štádiu svojho vývoja, reakcia premeny vodíka na hélium v ​​jadre sa zastaví a hviezda sa začne ochladzovať. Ďalší osud hviezdy priamo závisí od jej hmotnosti....

Titan, najväčší satelit Saturnu, je najvzdialenejším nebeským telesom, ku ktorému priletel návštevník zo Zeme. Táto planéta si zaslúži mimoriadny záujem vedcov, pretože má zložitú atmosféru a jazerá tekutých uhľovodíkov na povrchu a...

Vesmírna sonda Cassini po prvý raz zachytila ​​snímky oblaku, ktorý sa nedávno vytvoril nad južným pólom Saturnovho mesiaca Titan. Takýto atmosférický jav naznačuje zmenu ročných období, článok o tom je uverejnený na oficiálnom...

Predstavte si, že prší diamanty. Znie to báječne, však? Je to ako epizóda z karikatúry Disney. Pravda, v skutočnosti by z diamantových kamienkov bolela hlava a miesta, kde sa takéto dažde vyskytujú, sú od Zeme poriadne vzdialené. Napríklad Neptún alebo Urán. A ak sa dozviete o podmienkach, v ktorých diamanty začínajú padať z neba, potom si pre svoju dovolenku vyberiete miesto bližšie a tichšie.

Od teórie k praxi

Pri vystavení vysokému tlaku (a teplotám) na iných planétach sa aj známe látky môžu správať pre nás veľmi nezvyčajným spôsobom. Napríklad skutočné diamantové dažde neustále padajú na takzvaných „ľadových obrov“, akými sú Neptún a Urán. Vedci už dlho teoretizovali túto možnosť, čo naznačuje, že tieto planéty sú obklopené hustou atmosférou a obsahujú relatívne malé horúce jadrá pokryté plášťom horúcej tlakovej vody, čpavku a metánu. A nedávno dokázali tieto podmienky simulovať v laboratóriu.

Faktom je, že napriek názvu „ľadové obry“ sú tieto planéty v skutočnosti veľmi horúce. Samozrejme, v horných vrstvách atmosféry je teplota vzhľadom na vzdialenosť Slnka veľmi nízka, ale čím bližšie k jadru, tým je vplyvom tlaku teplejšie. Práve tieto zmeny teploty a tlaku vedú k uvoľňovaniu vodíka a uhlíka, pričom vznikajú diamantové dažde približne 8000 km pod vonkajším povrchom atmosféry.

Obloha je v diamantoch

Na simuláciu podmienok „ľadových obrov“ v laboratóriu museli vedci dosiahnuť veľmi vysoké teploty a obrovské tlaky. Na tento účel použili laser a plast vyrobený z vodíka a uhlíka, ktorý bol „zálohou“ zlúčenín metánu na Neptúne a Uráne. Výsledkom experimentu, ktorý kvôli zložitosti modelu trval zlomok sekundy, bolo skutočne možné získať drobné drahokamy.

Ale na „ľadových obroch“ za stabilnejších podmienok padajú z neba oveľa väčšie kamene a vytvárajú celé silné „diamantové spŕšky“. Diamanty merajúce milióny karátov pomaly klesajú cez plášť smerom k jadru a vytvárajú hrubú diamantovú vrstvu bližšie k stredu planéty. To znamená, že samotné planéty sú obrovským prostredím pre drahé kamene.

Atmosférické vrstvy „ľadových obrov“ sú také hrubé, že ani tie najlepšie výskumné sondy zatiaľ nedokážu presne ukázať, čo sa na týchto záhadných planétach deje. Jedna vec je istá: ak chcete „oblohu plnú diamantov“, počkajte, kým nezačnú premávať pravidelné lety na Neptún a Urán.

Chlapci, vložili sme našu dušu do stránky. Ďakujem za to
že objavujete túto krásu. Ďakujem za inšpiráciu a naskakuje mi husia koža.
Pridajte sa k nám Facebook A V kontakte s

Predstavte si, že práve v tejto chvíli, keď čítate text, sa niekde blíži sklenená búrka alebo padá diamantový dážď. Znie to ako začiatok sci-fi filmu, však? Ale to nie sú najúžasnejšie prírodné javy, ktoré sa vyskytujú na iných planétach.

Tento rok zima na Zemi nepotešila takmer nikoho a vyznačovala sa všelijakými kataklizmami, takže webovej stránky Rozhodol som sa zistiť, ako je to s klímou na iných planétach, po čom som sa zamiloval do našich pozemských mrazov a zlého počasia za oknom.

1. Sklenené búrky

Nádherná azúrová exoplanéta HD 189733b sa nachádza len 63 svetelných rokov od Slnka, takže vedci sa o nej veľa naučili. Teplota na tejto planéte je 930 °C na svetlej strane a 425 °C na temnej strane a vietor sa rúti rýchlosťou 2 km za sekundu. Ale najneobvyklejším prírodným javom na tejto exoplanéte sú sprchy pozostávajúce z kúskov skla.

2. Kamenné sprchy

Exoplanéta COROT-7b bola objavená v roku 2009 a je 2-krát väčšia ako Zem. Na svetlej strane planéty je obrovský oceán lávy a temná strana je pokrytá obrovskou vrstvou obyčajného vodného ľadu. Teplota na slnečnej strane je približne 2 500 °C, čo vytvára jedinečné zrážky. Táto exoplanéta má tiež cirkuláciu, nie však vody, ale roztavenej horniny.

Práve počasie na COROT-7b inšpiruje mnohých autorov sci-fi a umelcov.

3. Zelený kryštálový dážď

Najkrajší dážď sa nevyskytuje na planéte, ale na protohviezde HOPS-68, ktorá sa nachádza 1350 svetelných rokov od Zeme. Olivín, ktorý sa na Zemi používa na výrobu šperkov, zasypáva túto hviezdu neskutočne krásnou spŕškou trblietok.

4. Suché snehové búrky

Nielenže Zem má snehové búrky, ale aj Mars je uprostred noci pokrytý snehom. Tieto nočné búrky majú iný názov, „ľadové mikrobursty“ a často sa porovnávajú s malými búrkami na Zemi. Snehové búrky na Marse sú vyrobené zo suchého ľadu a oblaky sú vyrobené zo zamrznutého oxidu uhličitého.

Zima na tejto planéte je chladná, s priemernou teplotou -63 °C. Preto, ak plánujete letieť na Mars, urobte to v lete - teplota je v tomto čase asi 20 ° C, čo je pre pozemšťanov celkom pohodlné.

5. Plazmový dážď

Aj na Slnku sú dažde, aj keď plazmové. Tento jav je lepšie známy ako slnečná erupcia alebo koronálny dážď a je výsledkom silného výbuchu žiarenia.

Jedinečné je, že plazmový dážď rýchlo ochladzuje, keď sa blíži k povrchu Slnka. A vonkajšia atmosféra hviezdy je oveľa teplejšia ako jej povrch. Vedcom sa zatiaľ nepodarilo zistiť príčinu tohto javu.

6. Vírivé búrky

Vedci zistili, že záblesk žiarenia je spôsobený výbuchom v časti atmosféry a ten zase generuje vietor dosahujúci rýchlosť 4 km za sekundu.

7. Sneh „ochranný pred slnkom“.

Exoplanéta Kepler-13Ab je jedinečná v tom, že má sneh „ochranný pred slnkom“, aj keď len na temnej strane. Faktom je, že na planéte je oxid titaničitý, ktorý je aktívnou zložkou opaľovacích krémov. Vedci preto žartujú a odporúčajú dať si opaľovací krém na tmavú stranu pred opaľovaním na svetlú stranu.

8. Búrky veľkosti Zeme

Hnedých trpaslíkov je ťažké odhaliť, pretože nemajú dostatočnú hmotnosť na to, aby zhoreli ako iné hviezdy. Na štúdium počasia na hnedých trpaslíkoch boli preto zostrojené unikátne teleskopy. Vďaka Hubbleovmu a Spitzerovmu teleskopu sa vedcom podarilo na povrchu trpaslíka pozorovať búrky s veľkosťou Zeme. Bolo tiež možné študovať oblaky, ktoré pozostávajú z neobvyklých materiálov, ako je piesok a kvapky roztaveného železa.

9. Mrznúci dážď pre iné planéty

Enceladus je mesiac Saturna s gejzírmi, ktoré pravidelne chrlia ľadovú vodu a každú sekundu posielajú do vesmíru približne 250 kg. Jedna časť sedimentu sa stráca vo vesmíre a druhá padá na prstence Saturna, a preto existuje predpoklad, že tento konkrétny satelit je zdrojom hmoty v jednom z prstencov Saturna. Len na Enceladuse bola objavená tekutá voda, uhlík, dusík vo forme čpavku a zdroj energie a predpokladalo sa, že pod povrchom Mesiaca existuje oceán.

10. Krupobitie

NGC 1333-IRAS 4B je súčasťou Slnečnej sústavy, ktorej centrálna hviezda je zámotkom plynu a prachu. V strede tohto kokónu je hustý kotúč materiálov, ktorý vyzerá skôr ako búrka s krúpami. Množstvo vody, ktoré sa vyleje na centrálny disk, by mohlo naplniť zemské oceány 5-krát. Disk je teplejší ako oblak materiálu, ktorý ho obklopuje, takže keď kusy ľadu dosiahnu oblak, vyparia sa. A keď para zamrzne, potom sa možno zrodí nová kométa. Vďaka Spitzerovmu teleskopu ľudia získali viac vedomostí o tom, ako vznikajú planetárne systémy.