“باران الماس” که بر روی نپتون و اورانوس می افتد سرانجام توضیح داد

فنی

URL کوتاه دریافت کنید

نپتون و اورانوس ، دو دورترین سیاره بزرگ در منظومه شمسی ، نیز کم نظیر ترین هستند. سی سال به بعد ، Voyager 2 تنها ماموریت فضایی است که به آنها نزدیک شده است ، اما یک آزمایش جدید بینش مهمی از فیزیک آنها را نشان می دهد.

براساس مطالعه جدیدی که در Nature Communications منتشر شده است ، اکنون شواهد جدیدی وجود دارد که وجود “بارانهای الماس” بر نپتون و اورانوس را اثبات می کند.

دانشمندان دهه ها مشکوک بوده اند که به معنای واقعی کلمه سنگهای سنگین را در اقیانوس های متان دو سیاره دور دست باران می بارد.

اگرچه نپتون و اورانوس را غول های یخی می نامند ، “یخ” در اینجا به یک مایع کوبیده و داغ از مواد ، مانند آب ، آمونیاک و متان ، بر روی یک هسته سنگی به اندازه زمین و زیر گازهای سبک تر مانند هیدروژن و هلیوم اشاره دارد.

این تئوری دیرینه پیش می رود که کربن ، تنها عنصر الماس ، که با گازهای نپتون و اورانوس مخلوط می شود ، در دمای فوق العاده گرم و تحت فشار بسیار زیاد از جو خارج می شود.

اعتقاد بر این است که این فرایند باعث ایجاد دوش الماس آبشاری درست بالای هسته های سیارات می شود. واکنش شدید برای اولین بار در سال 2017 در یک آزمایشگاه آلمانی شبیه سازی شد. دانشمندان به سرعت پلی استایرن را گرم کردند ، موضعی برای متان و لیزرهای نوری با قدرت بالا برای تکثیر شرایط در حدود 8000 کیلومتر پایین تر از سطح نپتون و اورانوس. این جایی است که آنها معتقدند دما و فشار تقریباً مناسب شکل گرفتن الماس است.

در آزمایشات قبلی از پراش پرتوی ایکس برای مطالعه واکنش استفاده کردند. این روش می تواند نمونه های بلوری را آشکار کند اما با ساختارهای غیر کریستالی که مولکول ها و اتم ها به طور تصادفی بیشتری در آن قرار دارند ، بدتر عمل می کنند.

اکنون دانشمندان از اشعه X برای بررسی نحوه پراکندگی نور توسط الکترون ها استفاده کرده اند. این فرایند به آنها اجازه می دهد که در طی واکنش ، ساختار کل ماده را تحلیل کنند.

دکتر دومینیک کراوس ، مدیر تحقیقات آزمایشگاه تحقیقاتی Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ، گفت: “در مورد غول های یخ ، ما می دانیم که کربن تقریباً به طور انحصاری الماس را تشکیل می دهد و جدا از یک شکل مایع انتقالی استفاده نمی کند.” در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داده شده است.

آزمایش جدید از لیزر اشعه ایکس در منبع نور Linac Coherent آزمایشگاه ملی شتاب دهنده استنفورد استفاده کرد. کراوس گفت: “ما حدود 1.5 میلیون میله تولید می کنیم ، این مساوی است با فشار اعمال شده توسط وزن حدود 250 فیل آفریقایی که بر روی سطح ریز قرار گرفته اند.”

تیم وی دریافت که هیدروکربن تحت فشار زیاد به کربن و هیدروژن تقسیم می شود و اتم های کربن سپس مستقیماً به الماس کریستالی تبدیل می شوند.

الماس سپس به آرامی به هسته کره زمین فرو می روند زیرا از ماده اطراف سنگین تر هستند. کراوس گفت ، در این روند ، آنها در برابر ماده ساییده و گرما تولید می کنند ، که این یک عامل مهم برای مدل های سیاره است.

ما اکنون رویکرد جدید بسیار امیدوار کننده ای مبتنی بر پراکندگی اشعه ایکس داریم. آزمایشات ما پارامترهای مهم مدل را ارائه می دهد که در گذشته ، ما فقط عدم اطمینان گسترده داشتیم. این سیاره های سیاره ای که ما کشف می کنیم ، بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. “

انتظار می رود درک فرآیندهای غول های یخی ، جستجوی سیاره هایی را که می توانند زندگی را حفظ کنند ، تقویت کند و به انسانها در درک بهتر منظومه شمسی کمک کند.

سیارات به اندازه نپتون و اورانوس در کهکشان ما بسیار رایج است: تخمین زده می شود تعداد آنها در حدود نه برابر بیشتر از تعداد سیارات بزرگتر مشابه با غول های گاز مشتری و زحل باشد.

کراوس گفت: “آزمایش های ما پارامترهای مهم مدل را ارائه می کند که در گذشته ، ما فقط عدم اطمینان گسترده داشتیم.” “این امر بیشتر به سیارات سیارات کشف شده تبدیل می شود.”