Новое исследование показало, что «алмазный дождь», давно предполагаемый экзотический тип осадков на ледяных планетах-гигантах, может быть более распространенным, чем считалось ранее, сообщает «phys.org».
В более раннем эксперименте исследователи имитировали экстремальные температуры и давления, обнаруженные глубоко внутри ледяных гигантов Нептуна и Урана, и впервые наблюдали алмазный дождь по мере его формирования.
Исследуя этот процесс в новом материале, который больше напоминает химический состав Нептуна и Урана, ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и их коллеги обнаружили, что присутствие кислорода делает образование алмазов более вероятным, позволяя им формироваться и расти в более широком диапазоне условий и на большем количестве планет.
Новое исследование дает более полную картину того, как алмазный дождь образуется на других планетах и здесь, на Земле, может привести к новому способу изготовления наноалмазов, которые имеют очень широкий спектр применений в доставке лекарств, медицинских датчиках, неинвазивной хирургии, устойчивом производстве и квантовой электронике.
«Более ранняя статья была первым случаем, когда мы непосредственно видели образование алмазов из любых смесей», - сказал Зигфрид Гленцер, директор подразделения высокой плотности энергии в SLAC. «С тех пор было проведено довольно много экспериментов с различными чистыми материалами. Но внутри планет все гораздо сложнее; в смеси гораздо больше химических веществ. Итак, мы хотели выяснить, какой эффект оказывают эти дополнительные химические вещества».
В предыдущем эксперименте исследователи изучили пластиковый материал, изготовленный из смеси водорода и углерода, ключевых компонентов общего химического состава Нептуна и Урана. Но помимо углерода и водорода, ледяные гиганты содержат и другие элементы, такие как большое количество кислорода.
Исследователи использовали мощный оптический лазер для создания ударных волн в ПЭТ. Затем они исследовали, что произошло в пластике с помощью рентгеновских импульсов.
Используя метод, называемый рентгеновской дифракцией, они наблюдали, как атомы материала перестраивались в небольшие алмазные области.
«Эффект кислорода заключался в том, чтобы ускорить расщепление углерода и водорода и, таким образом, стимулировать образование наноалмазов», — сказал Краус. «Это означало, что атомы углерода могут легче объединяться и образовывать алмазы».
Команда также обнаружила доказательства того, что в сочетании с алмазами может также образовываться суперионная вода. Эта недавно обнаруженная фаза воды, существует при чрезвычайно высоких температурах и давлениях.
В этих экстремальных условиях молекулы воды распадаются, и атомы кислорода образуют кристаллическую решетку, в которой ядра водорода свободно плавают. Поскольку эти свободно плавающие ядра электрически заряжены, суперионная вода может проводить электрический ток и может объяснить необычные магнитные поля на Уране и Нептуне.
Полученные результаты также могут повлиять на наше понимание планет в далеких галактиках, поскольку ученые теперь считают, что ледяные гиганты являются наиболее распространенной формой планет за пределами нашей Солнечной системы.