Billede: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Flytte over på Jupiter og Saturn, en crap belastning af diamanter, der kunne findes i to af de mest mystiske steder i solsystemet, Uranus og Neptun. Forskere ved hjælp af den Linac Coherent Light Source på Stanford har vist i lab— med en af de klareste kilder af X-stråler, på en planet, der dybet af disse is giganter er perfekt til dannelsen af diamanter.
Forskerne bag dette er glade for, da det er første gang, at denne effekt har været gengivet i et læringsmiljø, svarende til den nederste del af den iskolde giants’ atmosfære. Videnskabsmand har længe spekuleret på, om effekten af at have rigelige mængder af brint, helium og metan (som giver de ydre planeter deres karakteristiske blå nuance), og hvorvidt disse kemiske forhold er ideelle for diamant formation.
“Dette [tilstand] vil generere diamant nedbør inde i sådanne himmellegemer,” Dominik Kraus, en forsker med Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Dresden og forfatter på det papir, der fortalte Gizmodo i en e-mail. “Det betyder, at der ikke nødvendigvis er en ren diamant kerne, men helt sikkert en stor diamant kuvert omkring rocky kerner, der formodes at eksistere inde Neptun og Uranus.”
På Jupiter og Saturn, den nuværende tænkning går ud på følgende: når storme rulle gennem skyer af metan molekyler, lynnedslag forårsager kulstof-atomer til at adskille fra deres kemiske bindinger. Når de indsamler i luften, kan du få skyer af sod, som derefter synke ned i den lavere atmosfære, bliver sat under større og større pres. Dette pres er, hvad der presser kulstof i grafit og derefter igen ind i diamanten. Det er også under påvirkning af tyngdekraften, så det ville virkelig falde til midten af planeten, som “diamond regn.”
På Uranus og Neptun, der kunne være en sky lag, hvor et hav af hot metan-formularer, som derefter udskiller i et højt pres miljø, der forårsager de deraf afledte at presse ind diamant.
Men vi har faktisk aldrig genskabt disse forhold i et laboratorium. Indtil nu.
Ved hjælp af et værktøj kaldet Sagen i Ekstrem Tilstand instrument, forskere chokeret over en tynd polystyren plader med en laser blast, som er produceret tryk på op til 150 gigapascals. At laser opvarmes materialet til omkring 6.000 Kelvin, hvilket er meget varm, men ikke varmt nok til at smelte diamant. Da polystyren er en kulbrinte-polymer, er det heldigvis bryder op i dets brint og kulstof-atomer, der er så komprimeret. For en utrolig kort øjeblik, dette medfører nanodiamonds til at danne.
Fordi forskerne er nu i stand til at gengive et miljø svarende til den, der ligger omkring 10.000 km i det indre af Neptun og Uranus, yderligere forskning kunne vise os, hvis der er mere stabile muligheder ud over diamond nedbør.
“Hvis temperaturen er høj nok tæt på kernen (nogle beregninger, der forudser, at) det kunne også være ‘oceaner af flydende kulstof’ med gigantiske ‘diamond isbjerge, svømning på toppen af det,” sagde Kraus. “Men de fleste teorier tyder på, at diamond ville holde fast, i det mindste inde Neptun og Uranus, men dette kan være anderledes for nogle exoplaneter.”
Det er faktisk temmelig svært at teste, hvad der er ved at blive skabt i realtid med laser puls, så det er, hvor ultrabright X-stråler kommer i. Tænk på det som en utrolig lys og ekstremt kort—fyring kun for 50 femtosekunder—camera flash.
“Vi kan kun lave denne eksotiske tilstand for omkring et nanosekund, og i løbet af denne tid skal vi nok X-stråler til at undersøge det,” sagde Kraus. “Vi så gøre simple X-ray diffraction (det er den metode, hvor næsten hver krystal struktur er identificeret), og vi fik en overraskende klar diamant signal.”
Tidligere eksperimenter enten aldrig rigtig, leveret direkte bevis for denne proces, eller for resultater fra den metode, der bruges til normalt komprimere kul, diamant ambolte, ikke var klar nok. “Problemet med diamant ambolt celle eksperimenter er, at det er meget vanskeligt at skelne mellem små stykker diamant, der er oprettet fra kulbrinter, diamant stykker, som kan stamme fra den forholdsvis store diamant ambolte sig selv,” sagde Kraus.
[Natur Astronomi]