Солнечная активность

Вспышки на Солнце за последние сутки

Магнитные бури

Не забудьте подписаться на Ин-Спейс

Сближение астероидов с Землей

Международная космическая станция

Сейчас на борту Международной космической станции находятся

Александр Скворцов

Россия

Лука Пармитано

Италия

Эндрю Морган

США

Алексей Овчинин

Россия

Ник Хейг

США

Кристина Кох

США

Закрыть
Последнее обновление 7 часов назад в разделе Cassini

Опубликовано

7.7K

Like Love Haha Wow Sad Angry

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

«Это был один из лучших моментов моей научной карьеры!» – сказал Доминик Краус, ведущий автор исследования.

В эксперименте, который имитировал внутренние условия ледяных планет-гигантов Солнечной системы, ученые впервые наблюдали «алмазный дождь». Исследование опубликовано в Nature Astronomy 21 августа 2017 года.

Чрезвычайно высокое давление сжимает водород и углерод, находящиеся внутри этих планет, и формирует твердые алмазы, медленно опускающиеся к недрам гигантов. Предполагается, что «сверкающие осадки» находятся на расстоянии более 8000 километров ниже поверхности Урана и Нептуна и создаются из часто встречающихся водорода и углерода. Недра обеих планет похожи, они скрывают твердые ядра, которые окружены густой смесью разных льдов из молекул водорода, связанных с углеродом, кислородом и азотом.

Исследователи смоделировали предполагаемую среду с помощью ударных волн в пластике, используя оптический лазер на приборе Matter in Extreme Conditions (MEC) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США).

В эксперименте они получили включение почти каждого атома углерода исходного пластика в небольшие алмазные структуры шириной до нескольких нанометров. По прогнозам, на Уране и Нептуне алмазы станут намного больше, до миллиона каратов. Исследователи также считают, что тысячи лет алмазы медленно погружаются в слои льда и собираются в толстый слой вокруг ядра.

«Раньше исследователи только предполагали формирование алмазов. Когда я увидел результаты последнего эксперимента, это был один из лучших моментов моей научной карьеры!» – сказал Доминик Краус, ученый из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) и ведущий автор публикации.

Ранние эксперименты, которые пытались воссоздать алмазный дождь в аналогичных условиях, не смогли зафиксировать измерения в реальном времени. Теперь ученые могут создать экстремальные условия, при которых крошечные алмазы образуются за очень короткое время. Высокоэнергетические оптические лазеры в MEC в сочетании с рентгеновскими импульсами длительностью несколько фемтосекунд (10−15 секунд) позволили ученым непосредственно измерить химическую реакцию.

Представленные результаты являются первым однозначным наблюдением образования алмазов высокого давления, согласующимся с теоретическими предсказаниями, и предоставляют ученым лучшую информацию для описания и классификации других миров.

Превращение пластика в алмаз

В эксперименте пластик имитирует соединения, образованные из молекул метана (CH4), вызывающих отчетливый голубой оттенок Нептуна. Команда изучила полистирол, который изготовлен из смеси водорода и углерода, ключевых компонентов общего химического состава ледяных планет-гигантов.

В промежуточных слоях Нептуна и Урана метан образует углеводородные цепи, которые гипотетически реагируют на высокое давление и температуру в более глубоких слоях, и образуются сверкающие осадки.

Исследователи использовали мощный оптический лазер для создания пар ударных волн в пластике с правильной комбинацией температуры и давления. Когда ударные волны перекрываются, давление достигает максимума и образуется большая часть алмазов.

В эти моменты команда исследовала реакцию с импульсами рентгеновских лучей, которые длились всего 50 фемтосекунд. Это позволило им увидеть маленькие алмазы, которые формируются в доли секунды с помощью техники, называемой фемтосекундной дифракцией рентгеновских лучей.

Рентгеновские снимки дают информацию о размере алмазов и деталях химической реакции по мере ее возникновения.

Наноалмазы в работе

Когда астрономы наблюдают экзопланеты вне Солнечной системы, они могут измерить их массу и радиус. Связь между ними используется для классификации планеты и помогает определить, состоит она из более тяжелых или более легких элементов.

Информация из исследований о том, как элементы смешиваются и сжимаются под давлением внутри планеты, может изменить вычисление взаимосвязи массы и радиуса, позволяя ученым точнее моделировать и классифицировать отдельные планеты. В частности, выпадение «алмазного дождя» может быть дополнительным источником энергии, выделяющим тепло. Таким образом, лабораторные эксперименты дополняют наблюдения спутников и телескопов.

В дополнение к знаниям в планетарной науке наноалмазы, созданные на Земле, применяются в коммерческих целях: в медицине, научном оборудовании и электронике. Лазерное производство предлагает более чистый и легко контролируемый метод.

Исследование сжатия веществ также помогает ученым понять и улучшить эксперименты по слиянию, в которых водород объединяется в гелий для получения огромного количества энергии. Этот процесс подпитывает Солнце и другие звезды, но еще не реализуется контролируемым образом для электростанций на Земле.

Like Love Haha Wow Sad Angry

Больше по теме:   Нептун  Уран

Комментарии