Вчені пояснили, чому на Урані та Нептуні йдуть алмазні дощі
Атмосфера як Урана, так і Нептуна, складається в основному з гелію і водню, але глибше знаходяться більш важкі елементи і речовини, зокрема метан. Відповідно до нової гіпотези вчених , на глибині близько 7 000 км температура і тиск на планетах досягають такої величини, що метан розпадається на складові його елементи: вуглець і водень. В результаті більш легкий водень піднімається в атмосферу, а вуглець перетворюється в кристали алмазу і опускається до ядра планети.
Результати нової теорії описали в Science Аlert.
Аби довести гіпотезу німецький фізик Домінік Краус з колегами скористалися унікальним обладнанням в лабораторії SLAC в Каліфорнії. За допомогою лазера на вільних електронах LCLS (Linac Coherent Light Source) вчені нагріли до температури в 5 000 кельвінів (4 727 ° C) стирол (C8H8), який замінив в експерименті метан (CH4) як той, що найбільш відповідає умовам, існуючим на Нептуні і Урані . Крім того, тиск було збільшено до 1,5 мільйона бар.
Теорія виникнення алмазів на крижаних гігантах з’явилася кілька десятиліть назад і була підтверджена експериментально. Але в попередньому експерименті Крауса використовувалася рентгенівська дифракція, яка добре працює для матеріалів з кристалічною структурою, але гірше для некристалічних молекул. У новому експерименті команда використовувала інший метод, в якому вона вимірювала те, як рентгенівські промені розсіюють електрони в полістиролі.
Це дозволило їм не тільки спостерігати перетворення вуглецю в алмаз, але і те, що відбувається з іншою частиною зразка – розщеплення на водень. Вуглецю ж практично не залишається.
Нове відкриття може пояснити деяку дивину, яку вчені виявили в природі Нептуна. Ця планета випромінює приблизно в 2,6 рази більше енергії, ніж отримує від Сонця. Скоріш за все, якщо до ядра планети дійсно постійно опускаються алмази, то їх гравітаційна енергія перетворюється в теплову за рахунок тертя з іншими матеріалами, що і розігріває планету.
Варто зазначити, що Нептун і Уран – найбільш погано вивчені планети в Сонячній системі. Вони знаходяться занадто далеко, і тільки один космічний зонд, «Вояджер-2», знаходився близько до них. Втім, навіть тоді вивчення цих планет не входило в плани його місії.