Afbeelding: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Beweeg over Jupiter en Saturnus, een onzin belasting van diamanten kunnen worden gevonden in twee van de meest mysterieuze plekken in het zonnestelsel, Uranus en Neptunus. De onderzoekers met behulp van de Linac Coherent Light Source aan de Stanford universiteit hebben aangetoond in de lab— met een van de helderste bronnen van X-stralen op de planeet—die de diepten van deze ice giants zijn ideaal voor de vorming van diamanten.
De wetenschappers achter dit zijn enthousiast als het de eerste keer is dit effect is overgenomen in een lab omgeving die vergelijkbaar is met de benedenloop van de ijzige reuzen’ sferen. Wetenschappers hebben lang nagedacht over de effecten van het hebben van grote hoeveelheden waterstof, helium en methaan (waarvan de buitenste planeten hun opvallende blauwe tint), en of deze chemische omstandigheden zijn ideaal voor diamant vorming.
“Dit [voorwaarde] zal genereren diamond neerslag in dergelijke hemellichamen,” Dominik Kraus, een onderzoeker met Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in Dresden en auteur op het papier vertelde Gizmodo in een e-mail. “Dit betekent dat er niet per se een pure diamant kern, maar zeker een grote diamant envelop rond de rocky kernen die verondersteld worden te bestaan in Neptunus en Uranus.”
Op Jupiter en Saturnus, de huidige denken gaat als volgt: wanneer stormen rol door de wolken van methaan moleculen, blikseminslag de oorzaak koolstof atomen aan het loskoppelen van hun chemische bindingen. Wanneer ze verzamelen in de lucht, krijg je roetwolken die vervolgens zinken in de lagere atmosfeer, wordt onder meer en meer druk. Die druk is wat de samendrukking van de koolstof in grafiet en vervolgens weer in diamant. Het is ook onder invloed van de zwaartekracht, dus het zou echt herfst aan het midden van de planeet als “diamond regen.”
Op Uranus en Neptunus zou er een wolk die laag waar een zee van warm methaan vormen die vervolgens scheidt het in een hoge druk-omgeving waardoor de resulterende koolstof te persen tot diamant.
Maar we hebben nooit echt gemaakt deze voorwaarden in een lab. Tot nu.
Met behulp van een tool genaamd de Materie in Extreme Condition instrument, de wetenschappers geschokt een dunne polystyreen plaat met een laser blast die druk van maximaal 150 gigapascals. Dat de laser verhit het materiaal op te ongeveer 6000 Kelvin, dat is heel warm, maar niet heet genoeg om te smelten diamant. Sinds de polystyreen is een koolwaterstof polymeer, gelukkig breekt in zijn samenstellende waterstof en koolstof atomen, die vervolgens gecomprimeerd. Voor een ongelooflijk korte tijd, dit zorgt ervoor dat nanodiamonds te vormen.
Omdat wetenschappers zijn nu in staat om te reproduceren in een omgeving die vergelijkbaar is gelegen op ongeveer 10.000 km in het binnenland van Neptunus en Uranus, verder onderzoek zou kunnen zien ons als er meer stabiel opties dan diamant neerslag.
“Als de temperatuur hoog genoeg is, dicht bij de kern (sommige berekeningen voorspellen dat) het kan ook zijn ‘oceanen van vloeibaar methaan’ met gigantische ‘diamond ijsbergen, zwemmen,” aldus Kraus. “Maar de meeste theorieën suggereren dat de diamant zou blijven solide, ten minste binnen Neptunus en Uranus, maar dit kan anders zijn voor sommige exoplaneten.”
Het is vrij moeilijk om daadwerkelijk te testen wat wordt gemaakt in real-time met de laser pulse, dat is dus waar de ultrabright X-stralen. Denk aan het als een ongelooflijk lichte en extreem korte gerichte alleen voor 50 femtoseconds—camera flash.
“We kunnen alleen het produceren van dit exotische staat voor over een nanoseconde en in deze tijd moeten we genoeg X-stralen om te meten”, zegt Kraus. “We doen eenvoudige X-ray diffractie (dat is de methode hoe bijna elk kristal structuur wordt aangeduid) en kregen we een verrassend heldere diamant signaal.”
Eerdere experimenten hebben ook nooit echt bedoeld voor directe bewijs van dit proces, of resultaten van de methode die gebruikt wordt om normaal te comprimeren koolstof, diamant aambeelden, was niet duidelijk genoeg. “Het probleem met diamant aambeeld cel experimenten is dat het is zeer moeilijk te onderscheiden van kleine stukjes van diamant gemaakt van koolwaterstoffen naar diamond stukken die zouden kunnen voortvloeien uit de relatief grote diamant aambeelden zelf,” aldus Kraus.
[De Natuur Astronomie]