Внутри гигантских ледяных планет может идти алмазный дождь

Вселенная более странная, чем вы можете себе представить, и в глубинах космоса можно найти дикие и странные экзопланеты — планеты со светящимися реками лавы или планеты, находящиеся под действием столь сильных гравитационных сил, что они имеют форму футбольного мяча . Мы можем добавить к этому списку еще один класс странных планет, на которых идет дождь из алмазов.

Считается, что эффект алмазного дождя возникает глубоко внутри ледяных гигантов, таких как Уран и Нептун, и он был воссоздан в лаборатории здесь, на Земле , в 2017 году. Теперь исследователи обнаружили, что этот эффект — не просто редкая случайность, но может быть чаще, чем считалось ранее.

Международная группа исследователей, работающая с Национальной ускорительной лабораторией SLAC, ранее создала эффект алмазного дождя, поместив водород и углерод под чрезвычайно высокое давление. Но в этом новом исследовании они хотели сделать условия более реалистичными для внутренней части ледяной планеты-гиганта, включив также другие элементы, которые будут присутствовать, такие как кислород.

Чтобы смоделировать эту смесь химических веществ, исследователи использовали знакомый материал — ПЭТ-пластик, который используется в хорошей упаковке, который оказывается химически похожим на условия, которые они хотели создать. «ПЭТ имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом для имитации активности ледяных планет», — объяснил один из исследователей, Доминик Краус из Университета Ростока.

Исследователи использовали мощный лазер для создания ударных волн в пластике, а затем наблюдали, как от него отражаются рентгеновские лучи. Это позволило им увидеть, как формируются маленькие алмазы. Алмазы, полученные в ходе эксперимента, были очень маленькими, их называли наноалмазами, но на глубине около 5000 миль под поверхностью ледяного гиганта могли образоваться гораздо более крупные алмазы, которые падали бы на ледяное ядро ​​планеты. Алмазы могут даже погрузиться в ядро ​​и образовать толстый алмазный слой.

В новых экспериментах команда обнаружила, что когда они включали кислород, наноалмазы росли при более низких температурах и давлениях, а это означает, что присутствие кислорода делает образование алмазного дождя более вероятным. «Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода и, таким образом, стимулировании образования наноалмазов», — сказал Краус. «Это означало, что атомы углерода могли легче соединяться и образовывать алмазы».

С этим открытием исследователи теперь хотят повторить эксперименты и включить такие химические вещества, как этанол, вода и аммиак, чтобы еще более точно смоделировать среду обитания ледяных гигантов.

«Тот факт, что мы можем воссоздать эти экстремальные условия, чтобы увидеть, как эти процессы протекают в очень быстрых и очень малых масштабах, впечатляет», — сказал ученый и сотрудник SLAC Николас Хартли. «Добавление кислорода как никогда приближает нас к тому, чтобы увидеть полную картину этих планетарных процессов, но предстоит еще много работы. Это шаг на пути к тому, чтобы получить наиболее реалистичную смесь и увидеть, как эти материалы действительно ведут себя на других планетах».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances .