Bilde: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Flytt over Jupiter og Saturn, en last av crap diamanter kan bli funnet i to av de mest mystiske steder i solsystemet: Uranus og Neptun. Forskere ved hjelp av Linac Sammenhengende lyskilde ved Stanford har vist i lab— med en av de klareste kilder av X-stråler på planeten—som i dypet av disse is giants er perfekt for dannelsen av diamanter.
Forskerne bak denne er begeistret som det er første gang denne effekten har blitt gjengitt i en lab-miljø som ligner de nedre delene av det iskalde giants’ atmosfære. Forsker har lenge lurt på om virkningene av å ha rikelige mengder hydrogen, helium og metan (som gir de ytre planetene sine karakteristiske blåfarge), og om disse kjemiske forholdene er ideelle for diamant-formasjon.
“Dette [tilstand] vil generere diamond nedbør inne i slike himmellegemer,” Dominik Kraus, en forsker med Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Dresden og forfatter på papir fortalte Gizmodo i en e-post. “Dette betyr at det ikke nødvendigvis er en ren diamant kjerne, men absolutt en stor diamant konvolutt rundt rocky kjerner som er ment å eksistere inne Neptun og Uranus.”
På Jupiter og Saturn, den nåværende tenkning går som dette: når det stormer rulle gjennom skyer av metan molekylene, lynnedslag forårsaker karbon atomer for å atskille fra deres kjemiske forbindelser. Når de samler seg i luften, kan du få skyer av sot som deretter synke ned i den nedre atmosfæren, blir satt under mer og mer press. At presset er hva klemmer karbon i grafitt og deretter igjen i diamond. Det er også under påvirkning av tyngdekraften, så det ville virkelig fall til midten av planeten som “diamond regn.”
På Uranus og Neptun det kan være en sky lag der et hav av varme metan former som da skiller i et høyt trykk miljø forårsaker den resulterende carbon å presse inn diamond.
Men vi har faktisk aldri gjenskapt disse forholdene i en lab. Inntil nå.
Ved hjelp av et verktøy som heter Saken i Extreme Condition apparatet, forskere sjokkert en tynn polystyren ark med en laser blast som produserte trykk på opp til 150 gigapascals. Som laser oppvarmede materialet til omtrent 6000 Kelvin, noe som er veldig varm, men ikke varmt nok til å smelte diamant. Siden polystyren er en hydrokarbon-polymer, er det gjerne bryter opp i sine bestanddeler hydrogen og karbon-atomer som er komprimert. For en utrolig kort øyeblikk, dette fører til at nanodiamonds til form.
Fordi forskerne er nå i stand til å gjenskape et miljø som ligner på det som ligger ca 10 000 km i det indre av Neptun og Uranus, videre forskning kan vise oss om det er mer stabilt valg utover diamond nedbør.
“Hvis temperaturen er høy nok, nær kjernen (noen beregninger spår at) det kan også være “et hav av flytende carbon’ gigantiske ‘diamond isfjell, svømmebasseng på toppen av det,” sier Kraus. “Men de fleste teorier antyder at diamond ville være solid, minst inne i Neptun og Uranus, men dette kan være annerledes for noen eksoplaneter.”
Det er ganske vanskelig å faktisk teste hva som blir opprettet i sanntid og med laser puls, så det er der ultrabright X-stråler kommer inn. Tenk på det som en utrolig lyse og ekstremt kort—skyte bare for 50 femtoseconds—blitz.
“Vi kan bare produsere denne eksotiske staten for om et nanosekund, og i løpet av denne tiden vi trenger nok X-stråler for å undersøke det,” sier Kraus. “Vi gjør så enkel som røntgen diffraksjon (som er den metoden hvor nesten hver krystall struktur er identifisert), og vi fikk en overraskende klare diamond signal.”
Tidligere eksperimenter enten egentlig aldri gitt direkte bevis for denne prosess, eller resultatene fra metoden som brukes til å vanligvis komprimere kull, diamant anvils, ikke var klart nok. “Problemet med diamant ambolt celle eksperimenter er at det er svært vanskelig å skille små biter av diamond opprettet fra hydrokarboner diamant stykker som kan stamme fra den relativt store diamond anvils seg, sier Kraus.
[Arten Astronomi]