Bild: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Bewegen Sie über Jupiter und Saturn, eine Mist Belastung von Diamanten gefunden werden konnte, der in zwei der geheimnisvollsten Orte im Sonnensystem: Uranus und Neptun. Forscher mit der Linac Coherent Light Source in Stanford haben gezeigt, im Labor— mit eine der hellsten Quellen der X-Strahlen auf die Planeten—, dass die tiefen dieser Eisriesen sind perfekt für die Bildung von Diamanten.
Die Wissenschaftler hinter diesem sind aufgeregt, weil es das erste mal, wenn dieser Effekt reproduziert wurde in eine Labor-ähnliche Umgebung an den Unterlauf des eisigen Riesen ” Atmosphären. Wissenschaftler haben lange darüber nachgedacht, die Auswirkungen der mit reichlichen Mengen von Wasserstoff, helium und Methan (die geben die äußeren Planeten Ihre markanten blauen Farbton), und ob diese chemischen Verhältnisse sind ideal für Diamant-formation.
“In diesem [Zustand] generiert diamond Niederschläge, die in einem solchen Himmelskörper,” Dominik Kraus, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in Dresden und Autor auf dem Papier sagte Gizmodo in einer E-Mail. “Dies bedeutet, dass es nicht unbedingt ein reiner Diamant Kern aber sicherlich ein großer Diamant Umschlag um den felsigen Kerne, die existieren sollen innerhalb von Neptun und Uranus.”
Auf Jupiter und Saturn, das aktuelle denken geht so: wenn Stürme roll durch Wolken von Methan-Moleküle, Blitzeinschläge verursachen Kohlenstoff-Atome zu trennen, aus Ihren chemischen Bindungen. Wenn Sie sammeln sich in der Luft, Sie bekommen die Wolken von Ruß, die dann sinken Sie in der unteren Atmosphäre, setzen mehr unter Druck. Dieser Druck ist das, was drückt der Kohlenstoff in Graphit und sich dann wieder in diamond. Es ist auch unter der Wirkung der Schwerkraft, so würde es sich wirklich fallen zu der Mitte des Planeten als “diamond Regen.”
Auf Uranus und Neptun könnte es sein eine cloud-Ebene, wo ein Meer von heißen Methan-Formen, die trennt dann in einem Hochdruck-Umgebung, verursacht die daraus resultierende Kohlenstoff-squeeze in Diamant.
Aber wir haben eigentlich nie neu erstellt, diese Bedingungen in einem Labor. Bis jetzt.
Mit einem tool namens der Materie im extremzustand instrument, die Wissenschaftler schockiert eine dünne Polystyrol-Platte mit einem laser blast, das erzeugt Druck von bis zu 150 gigapascals. Dass der laser erhitzt das material auf etwa 6.000 Kelvin, das ist sehr heiß, aber nicht heiß genug zum Schmelzen Diamant. Da das Polystyrol-ist ein Kohlenwasserstoff-polymer, glücklich bricht in seine Bestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff-Atome, die dann komprimiert werden. Für einen unglaublich kurzen moment, dies bewirkt, dass nanodiamanten zu bilden.
Denn die Wissenschaftler sind jetzt in der Lage zu reproduzieren, die eine Umgebung ähnlich der eines etwa 10.000 km im inneren von Neptun und Uranus, die weitere Forschung könnte zeigen uns, ob es stabilere Möglichkeiten jenseits der Diamant Niederschlag.
“Wenn die Temperatur hoch genug ist, um nah an den Kern (und einige Berechnungen sagen Voraus, dass) es könnte auch sein, ‘oceans of liquid carbon’ mit gigantischen ‘Diamant-Eisberge schwimmen oben drauf”, sagte Kraus. “Aber die meisten Theorien besagen, dass diamond würde solide bleiben, zumindest innerhalb von Neptun und Uranus, aber anders kann es für einige Exoplaneten.”
Es ist ziemlich schwer, wirklich zu testen, was wird in Echtzeit erstellt mit der laser-Puls, so das ist, wo die ultrabright X-Strahlen kommen. Es ist wie eine unglaublich helle und extrem kurze—feuern nur 50 Femtosekunden—Blitz.
“Wir können nur produzieren, dieser exotische Zustand für ungefähr eine Nanosekunde, und in dieser Zeit müssen wir genug X-Strahlen zu untersuchen”, sagte Kraus. “Dann führen wir einfach die X-ray diffraction (das ist die Methode, wie fast jede Kristallstruktur identifiziert wird) und wir bekamen einen überraschend klaren Diamant-signal.”
Frühere Experimente, die entweder noch nie wirklich einen direkten Nachweis dieses Prozesses oder der Ergebnisse aus der Methode, die verwendet wird, um in der Regel komprimieren von Kohlenstoff, Diamant-ambosse, war nicht klar genug. “Das problem mit Diamant-Amboss-Zelle-Experimente ist, dass es sehr schwierig zu unterscheiden, winzige Stücke von Diamant-erstellt von Kohlenwasserstoffen, Diamant-Stücke, könnten Stammzellen aus dem vergleichsweise riesigen Diamant-ambosse selber”, sagte Kraus.
[Natur, Astronomie]