Алмазные дожди на юпитере: Ученые доказали, что на Нептуне и Уране идут дожди из алмазов — Российская газета

Фото с сайта bbc.

co.uk

На Сатурне и Юпитере идут дожди из алмазов

Согласно подсчетам американских ученых на Сатурне и Юпитере могут идти градом огромные алмазы.   По новым атмосферным данным газовых гигантов, углерод в своей кристаллической форме – не редкость на этих планетах. Более того, Юпитер и Сатурн содержат большие объемы этого вещества. Разряды молний превращают метан в углерод, который во время падения твердеет, превращаясь через 1 600 км в глыбы графита (наподобие того, что мы используем в карандашах), а спустя еще 6 000 км эти глыбы становятся алмазами. Последние продолжают падать еще в течение 30 000 км.

В конце концов, алмазы достигают такой глубины, что высокие температуры горячих ядер планет просто плавят их и, возможно (хотя это пока нельзя утверждать) создается море жидкого углерода, сообщили на конференции ученые.

Самые большие алмазы имеют диаметр примерно 1 см, сообщил Доктор Кевин Бэйнс (Dr Kevin Baines) из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin-Madison) и Лаборатория Реактивного Движения НАСА (Nasa’s Jet Propulsion Laboratory).

За 1 год на Сатурне создаются более 1 000 тон алмазов.

Вместе со своим соавтором Моной Делинцки (Mona Delitsky) Бэйнс обнародовал пока еще не опубликованную находку на ежегодном собрании Отделения Американского астрономического общества в области планетарных наук в Денвере, штат Колорадо.

Юпитер и Сатурн

Бэенс и Делинцки проанализировали последние прогнозы по температуре и давлению внутри Юпитера и Сатурна, а также новую информацию о поведении углерода в разных условиях.

Они пришли к выводу, что кристаллы алмаза падают особенно много на Сатурне, где в итоге плавятся из-за высокой температуры ядра. На Юпитере и Сатурне алмазы не вечны, чего нельзя сказать об Уране и Нептуне, у которых довольно низкие температуры ядер.  Данные еще будут проверены, но пока сторонние специалисты по изучению планет говорят о том, что нельзя исключать возможность алмазного дождя.

Где находят алмазы на Земле

Алмазы, так же как и другие драгоценные камни находят в тех частях Земли, где для их образования существуют необходимые условия.

Месторождение алмазов нуждается в присутствии определенных веществ и явлений, включая углерод, температуру, давление и большое количество времени.  Ученые из Бристольского университета в Великобритании и Института Карнеги в США обнаружили, что в формировании алмазов участвует весь Земной шар, кроме ядра.

В месторождении Жуна-5, которое находится в Бразилии, в 2010 году были найдены кристаллы, которые, вероятно образовались на глубине около 400-660 километров.  За последние несколько лет ученые находили так называемые “ультраглубокие” алмазы, и места, где обнаруживали такие алмазы, были сосредоточены в разных частях света.

Стоит отметить, что до сих пор неизвестно, откуда алмазы появляются на нашей планете, и это несмотря на то, что алмаз – это один из самых востребованных минералов на нашей планете. Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить появление алмазов на Земле. Уже известно, что некоторые алмазы появились на нашей планете благодаря метеоритам (либо она сами принесли, либо способствовали появлению).

Но самая распространенная версия гласит, что львиная доля всех алмазов, все же, имеют земное происхождение – они формируются из углерода, находящегося в верхней части мантии. Главные месторождения алмазов находятся в Африке, России, Австралии и Канаде.

На Сатурне и Юпитере идут алмазные дожди

18 октября 2013 00:00 0

Фото: Фото: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

В атмосферах газовых гигантов – Сатурна и Юпитера – идет синтез алмазов. Такое заявление прозвучало на конференции Американского астрономического общества, которая недавно прошла в Денвере. Авторы столь смелого предположения – Мона Делитски из Калифорнийского технологического института и Кевин Бейнс из Университета штата Висконсин – объяснили, что в драгоценные камни превращается углерод в условиях чудовищного давления и температур.

Сажа превращается в графит – алмазы получаются уже из него. Сначала маленькие, они опускаются вниз эдаким дождем. Проходят слои, где еще больше сдавливаются и нагреваются. По пути растут. И могут стать весьма крупными – некоторые размером с подмосковный особняк олигарха. Большинство же – диаметром около 10 см.

– Внутри Сатурна – подходящие условия для града из алмазов, – уверяет Бейнс. По его подсчетам, сделанным на основе компьютерного моделирования, их там не менее 10 миллионов тонн. На Юпитере – еще больше. Ученые полагают, что когда-нибудь эти драгоценные камни можно будет добывать, посылая для сбора автоматические зонды.

КСТАТИ 

Камень в миллиарды миллиардов карат

Гигантский алмаз в сравнении с Землей. Фото: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Настоящее богатство находится, увы, гораздо дальше от Земли, чем Юпитер и Сатурн, – в созвездии Змеи, до которого 4 тыс. световых лет. Группа астрономов, работавшая на базе Университета Манчестера и Чеширской обсерватории, опубликовала в журнале Sciencе статью о том, что обнаружен космический объект из сверхплотного кристаллического углерода – судя по всему, гигантский алмаз.

“Драгоценность” удалось выявить в процессе изучения пульсара, имеющего обозначение PSR J1719 -1438.

Оказалось, что у этого пульсара есть пара. Когда-то компаньон был белым карликом. А потом превратился в сверхплотное тело весом с наш Юпитер, диаметром с пять Земель – около 55 тыс. км. Он состоит из кристаллического углерода очень высокой плотности. И вероятность того, что это алмаз, крайне высока. А если так, то вес “камня” составляет 10 в 31-й степени карат.

Ученые предполагают, что на Юпитере идут настоящие алмазные дожди

Еще в августе 2011 года космическое агентство запустило в космос исследовательский зонд с названием “Юнона”. Целью данного запуска являлось изучение самой большой планеты Солнечной системы, ее атмосферы, но главным стало получение ответа на вопрос – обладает ли Юпитер твердым ядром? В 2013 году, зонд преодолел половину своего пути, в связи с этим на ежегодном собрании Американского астрономического общества была выдвинута теория, вызвавшая бурное обсуждения в научных кругах. Авторами теории стали доктор Кевин Бэйнс и Мона Делитски – они озвучили крайне смелую идею, суть которой состояла в том, что каждый год на Юпитере в виде осадков выпадают миллионы тонн самых настоящих алмазов.

Для начала нужно вспомнить, каким образом происходит процесс формирования алмазов в условиях нашей планеты. Мы знаем, что ключевым в этом процессе является наличие двух обязательных составляющих – огромной температуры (порядка 900 – 1300 °С) и гигантского давления (45000 – 60000 атмосфер). Такие условия характерны для земной коры на глубине больше ста километров. 

Вернемся же к далекому Юпитеру. В верхних слоях атмосферы этого гиганта разряды молний превращают метан в сажу, то есть в углерод. Затем эта сажа в виде осадков опускается вниз и чем ниже она опускается, тем больше, и больше становится давление. Доктор Бэйнс считает, что после преодоления 1500 километров, сажа становится графитом – тем самым материалом, который применяется в производстве простых карандашей. После отметки в 5000 километров, температура и давление возрастают настолько, что происходит преобразования графита в алмаз.

На вопрос о размере алмазов Юпитера, Кевин Бэйнс ответил, что скорее всего диаметр камней не превышает одного сантиметра, то есть они достаточно большие для того, чтобы стать частью кольца или обычного украшения из золота. 

Благодаря тому, что Юпитер почти полностью состоит из газа, температура которого превышает температуру ядра Солнца, дальнейший жизненный цикл алмаза становится весьма непродолжительным. После преодоления 32 000 километров на пути к центру планеты, алмазы превращаются в настоящее море, полностью состоящее из жидкого углерода. При достижении этой глубины температура и давление становятся просто чудовищными и таким образом алмазы больше не могут оставаться в твердом состоянии. 

Разумеется, у данной теории нашлось большое количество противников. Скептики оперируют тем, что нельзя с уверенностью утверждать, что же на самом деле происходит на этой загадочной планете. Но 5 июля 2016 года “Юнона” достигла Юпитера, и уже совсем скоро мы сможем узнать – идут ли на этой планете дожди из алмаза или нет.  

Почему на Сатурне идут дожди из алмазов? – Все обо всем

Автор admin На чтение 2 мин Просмотров 326 Опубликовано 16.03.2020

Думаю многие встречали в разных подборках из серии «А знаете ли вы что?» утверждение о том, что на Сатурне идут дожди из алмазов. Недавно один из читателей попросил рассказать о том правда ли это и если да, то почему. Сразу ответим, что да, весьма вероятно, что на Сатурне (а также других планетах гигантах) действительно может возникать такое явление, как алмазный дождь. Давайте разбираться вместе почему это происходит.

Атмосфера Сатурна на 96.3% состоит из водорода и на 3.2 — из гелия. Оставшиеся полпроцента состоят главным образом из углеводородов: метан, аммиак, этан и т.п. при этом в верхних слоях атмосферы Сатурна довольно много углеводородных облаков. При этом на Сатурне бушуют одни из сильнейших штормов в Солнечной Системе. Скорость ветра может достигать 1800 км/ч.

Когда в аммиачно-метановом шторме возникает разряд молнии углеводороды, которые встречаются на пути молнии распадаются и высвобождается свободный углерод. В условиях верхних слоёв атмосферы Сатурна он будет в твёрдом агрегатном состоянии. По сути это будет просто сажа.

Алмаз — представляет собой особую форму углерода. Для его формирования необходимы очень высокая температура и давление. Так, например, одним из основных способов создания синтетических алмазов является HPHT-процесс, при котором углерод подвергают воздействию огромного давления и температуры.

В верхних слоях атмосферы Сатурна нет условий для формирования алмазов, но все же будучи тяжелее окружающих его газов сажа начинает падать. По мере снижения давление и температура растут и в результате из сажи образуется сперва графит, а затем и алмаз.

Превращение сажи в графит происходит на глубине примерно 1600 километров от внешних границ атмосферы Сатурна, а превращение в алмаз — на глубине около 6000 км.

Таким образом причиной выпадения алмазных дождей на Сатурне является наличие углеводородных облаков, в которых периодически может высвобождаться свободный углерод, а также наличие огромных температур и давления по мере погружения вглубь атмосферы.

канал на youtube

Источник

Интересные факты. На Сатурне и Юпитере идут дожди из алмазов

Вся наша планета переполнена явлениями и событиями – словом, информацией, которая продолжает удивлять нас изо дня в день. В некоторые из них сложно поверить, но факты есть факты.

Алмазный дождь может быть «самым распространенным» видом осадков в Солнечной системе. Американские ученые подсчитали, что на Сатурне и Юпитере могут сыпаться алмазы. Достаточно большие, чтобы их носили голливудские кинозвезды.

Новые данные об атмосфере газовых гигантов показывают, что углерода там, — в изобилии. Разряды молний во время бурь превращают метан в углерод. Во время падения тот твердеет, превращаясь в глыбы графита, а спустя тысячи км полета, глыбы становятся алмазами.

Ученые заявили на конференции, что алмазные «градины» в конечном итоге тают в жидком море, в горячих ядрах планет. «Самые крупные алмазы, вероятно, будут иметь диаметр около сантиметра. Достаточно большой, чтобы можно было бы вставить в кольцо. Хотя, конечно, это будет наверняка запрещено». — Говорит доктор Кевин Бэйнс из Университета Висконсин-Мэдисон и Лаборатории реактивного движения НАСА.

Он добавил, что они будут иметь размер, который актриса Элизабет Тейлор «Носила бы с гордостью». «Суть в том, что на Сатурне создается 1000 тонн алмазов в год. Люди спрашивают меня — «как ты можешь быть в этом уверен? Ты не можешь пойти и понаблюдать за этим процессом?!» Все сводится к химии. И мы вполне уверены в своей правоте».

По материалам koroleffsov.ru

 

Читайте также: Интересные факты. Какие птицы живут дольше всех

Интересные факты. Сколько стоят самые дорогие торты в мире

Интересные факты. Какая страна является лидером по количеству часовых поясов

Интересные факты. Какие пляжи являются самыми чистыми на планете

Интересные факты. Какие насекомые являются самыми опасными на планете

Присоединяйтесь к нам в Viber, Instagram, ВКонтакте или Telegram, чтобы быть в курсе важнейших событий дня или иметь возможность обсудить тему, которая вас взволновала.

Автор: Intex-press

алмазов исследуют атмосферу Сатурна и Юпитера

Звучит как научная фантастика, но на Сатурне и Юпитере может храниться до 10 миллионов тонн алмазов, объявили исследователи на этой неделе.

Наблюдательные свидетельства бурь на Сатурне, которые активно генерируют углеродные частицы, в сочетании с новыми лабораторными экспериментами и моделями, показывающими, как углерод ведет себя в экстремальных условиях, привели пару ученых к выводу, что на обеих планетах может быть стабильная среда для образования алмазов. .

(Связано: «Кольца Сатурна, пораженные метеорным потоком».)

«Теперь мы знаем верхний предел температуры [8000 Кельвинов] для твердого алмаза, выше которого он плавится. А также теперь у нас есть более точные значения давления [и] температуры структуры для внутреннего пространства Сатурна и Юпитера », – сказал Кевин Бейнс, планетолог из Университета Висконсин-Мэдисон и соавтор исследования, представленного на этой неделе на конференции в Денвере, штат Колорадо.

“Эти два результата вместе впервые показывают нам, что твердые алмазы могут существовать в больших вертикальных областях обеих планет.”

Более ранние теории включали только Уран и Нептун в качестве подозреваемых производителей алмазов. Ученые предположили, что высокая температура и давление на этих планетах могут превращать атмосферный метан непосредственно в алмазы, которые дождем падают внутрь их недр.

Юпитер и Сатурн, которые, как предполагается, имеют гораздо более низкие температуры и меньше метана, традиционно не были связаны со способностью образовывать эти драгоценные камни.

Около половины процента атмосферы Сатурна составляет метан.У Юпитера всего около 0,2 процента. Однако на Уране и Нептуне около 15 процентов атмосферы состоит из газа.

Гигантские грозы, обнаруженные космическим кораблем «Кассини» в верхних слоях облаков Сатурна – аналогичные бури наблюдались на Юпитере – могут быть ключевыми событиями, вызвавшими добычу алмазов, согласно Бейнсу.

Считается, что темные штормовые области, видимые на инфракрасных изображениях, соответствуют распаду молекул метана на углерод, наиболее вероятно, частицы сажи.

После образования, согласно новой теории, некристаллический углерод опускается вниз через атмосферу, пока не достигнет высоты аналогичной плотности, и превращается в графит под возрастающим давлением. Графит продолжает спускаться в более глубокие глубины атмосферы Сатурна, пока давление и температура не увеличиваются и не превращаются в твердые алмазы.

«Это дает около тысячи тонн алмазов в год, и, по моим оценкам, в алмазосодержащем слое толщиной 30 000 километров таким образом образуется около 10 миллионов тонн алмазов», – сказал Бейнс.

Море жидких алмазов

На самых больших глубинах атмосферы Юпитера условия настолько экстремальны, что из драгоценных камней может образоваться океан жидких алмазов.

«Ниже этого слоя, где расплавляются алмазы, атмосфера становится настолько враждебной для распыленного и ионизированного водорода, что вполне вероятно, что расплавленный алмаз превращается в другие материалы».

Внутренности Урана и Нептуна намного прохладнее и никогда не достигают 8000 Кельвинов, поэтому алмазы в этих более далеких мирах, вероятно, никогда не тают.

«Таким образом, мы можем сказать, что, скорее всего, алмазы навсегда останутся на Уране и Нептуне, но не на Юпитере и Сатурне», – сказала Мона Делицки, планетолог из California Specialty Engineering в Пасадене, Калифорния, и ведущий автор исследования.

Но планетолог Уильям Хаббард из Университета Аризоны выразил скептицизм по поводу химии углерода, предложенной в этом исследовании. Он считает, что количество сажи, производимой грозами на Сатурне, слишком мало для производства алмазов, и что сажа, скорее всего, разрушается из-за повышения давления и температуры, когда она проникает в более глубокие слои атмосферы.

«Пиролизованный [разрушенный под действием тепла] углерод может просто образовывать раствор с водородом, а не выпадать в осадок [в алмазы]», – сказал Хаббард.

“Даймондбергс”

Возможный размер этих космических алмазов является предметом спекуляций. Делицкий считает, что вначале они могут иметь размер в один микрон как сажу, образовавшуюся при молнии. Эти частицы растут по мере падения, подобно каплям дождя, в более глубокие глубины планеты, в конечном итоге образуя драгоценные камни размером не менее горошины, причем некоторые из них вырастают настолько большими, что их можно было бы назвать «алмазбергами».«

« Они, вероятно, намного больше, чем наноалмазы, возможно, большие куски, которые вы могли бы держать в руке », – добавила она. эти газовые гиганты ».

Исследование было представлено на 45-м ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества.

Следите за Эндрю Фазекасом, парнем из Night Sky Guy, в Twitter и Facebook. Сатурн и Юпитер

Звучит как дурацкая фантазия, но ученые считают, что в облаках Сатурна и Юпитера идет алмазный дождь.

Алмазы сделаны из сильно сжатого и нагретого углерода. Теоретически, если вы вытащите угольный кирпич из гриля, нагреете его и надавите на него достаточно долго, вы можете сделать алмаз. (Удачи с этим.)

На Земле алмазы образуются примерно в 100 милях под землей. Затем магистрали вулканической магмы приближают их к поверхности, давая нам блестящие драгоценные камни, которые мы вставляем в кольца и серьги.

Но в плотных атмосферах таких планет, как Юпитер и Сатурн, чьи огромные размеры создают огромную гравитацию, безумное давление и тепло могут сжимать углерод в воздухе – и вызывать дождь из алмазов.

Ученые годами предполагали, что алмазы изобилуют ядрами более мелких и более холодных газовых гигантов, Нептуна и Урана. Они считали, что более крупные газовые планеты, Юпитер и Сатурн, не имеют атмосферы, подходящей для создания алмазов.

Но когда исследователи недавно проанализировали давление и температуру атмосфер Юпитера и Сатурна, а затем смоделировали поведение углерода, они определили, что алмазный дождь весьма вероятен.

Алмазы, по-видимому, особенно часто образуются в огромных, разрушенных штормами регионах Сатурна и в огромных количествах, – сказал BBC News Кевин Бейнс, исследователь из Университета Мэдисон-Висконсин и Лаборатории реактивного движения НАСА, дождя может достигать двух.2 миллиона фунтов алмазов там каждый год.

Эта белая полоса шторма на Сатурне образует бриллианты! НАСА / Лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / SSI / Викимедиа

Алмазы начинаются как метан. Мощные молнии на двух огромных газовых гигантах превращают их в углеродную сажу.

«По мере того, как сажа падает, давление на нее увеличивается», – сказал Бейнс Би-би-си. «И примерно через 1000 миль он превращается в графит – пластинчатую форму углерода, которую можно найти в карандашах».

И графит продолжает падать. Когда он достигает глубоких слоев атмосферы Сатурна, например, на глубине около 3700 миль, огромное давление сжимает углерод в алмазы, которые плавают в морях жидкого метана и водорода.

В конце концов драгоценные камни погружаются вглубь планеты (на глубину 18 600 миль), где кошмарное давление и жар плавят алмазы в расплавленный углерод.

«Как только вы опускаетесь на эти экстремальные глубины, – сказал Бейнс Би-би-си, – давление и температура настолько адские, что алмазы никак не могут оставаться твердыми».

Но прежде чем вы начнете строить с De Beers корабль для спекуляции алмазов, связанный с Юпитером или Сатурном, имейте в виду: все это сокрушительное давление и обжигающий жар уничтожат любое земное транспортное средство задолго до того, как оно приблизится к облакам, полным сверкающего богатства. .

Алмазный дождь на Юпитере и Сатурне

Об этом много раз упоминалось в песнях.

Это было почти 50 лет назад сегодня, когда Sgt. Пеппер научила группу играть, а The Beatles, как известно, спели о Люси в небе с бриллиантами. Совсем недавно Рианна поет о бриллиантах в небе. Теперь кажется, что певцы могут знать то, что наука открыла совсем недавно.

Есть определенные вещи, которые достаточно хорошо известны и задокументированы, когда речь идет об алмазах.Бриллианты обычно ассоциируются с гламуром, помолвками, богатыми и знаменитыми и всем экстравагантным. Алмазы поступают из кимберлитовых или лампроитовых трубок, которые очень сложно обнаружить и ввести в производство. Алмазы образуются, когда углерод под огромным давлением и чрезвычайно высокой температурой глубоко в мантии Земли приближается к поверхности в результате извержений вулканов, которые происходят под поверхностью. Однако обнаружение алмазов в небе или, скорее, в космическом пространстве может вскоре стать фактом жизни.

Капли Юпитера

Недавнее открытие California Specialty Engineering в Пасадене, Калифорния, после исследований, проведенных двумя планетологами, показывает, что алмазы действительно могут плавать в гелии и водороде в самых глубоких атмосферах Юпитера и Сатурна. И не просто алмазы – алмазы настолько большие, что исследователи назвали их «алмазбергами». И хотя они могут плавать в верхних слоях атмосферы, считается, что на более низких глубинах может идти алмазный дождь из-за экстремального давления и температуры. фактически плавление драгоценных камней.

Ученые считают, что процесс образования алмаза на Сатурне и Юпитере происходит, когда элементарный углерод, созданный огромными грозами на планете, входит в глубокую атмосферу планеты, где давление превращает его в алмаз. По мере того, как алмазы около ядра превращаются в жидкость. Подобно тому, как известные нам алмазы образуются далеко за пределами земных глубин и могут содержать комбинированный элемент, который, в свою очередь, может давать природные алмазы фантазийных цветов, не так уж и сложно представить, как это может произойти в космическом пространстве.

Долгое время считалось, что алмазы могут существовать на Нептуне и Уране, планетах, которые относительно холодны, но открытие гораздо более горячих планет Юпитера и Сатурна, которые могут содержать алмазы, является истинным открытием.

Куда отсюда?

Это могут быть такие, как легендарный предприниматель-миллиардер и авантюрист Ричард Брэнсон, основатель Virgin Records, а также основатель Virgin Galactic, которая стремится сделать космические путешествия широкой публике.Следующим шагом для него может стать отправка роботов для добычи алмазов в космосе.

Алмазы всегда имели галактическое притяжение к людям, вовлекая их на свою орбиту и удерживая их в неподвижности. Одно можно сказать наверняка: это только вопрос времени, когда человек найдет способ получить доступ к этим «алмазбергам»; это могут занять десятилетия, могут быть суверенные битвы за права на мои, но вы никогда не можете делать ставки против людей и их ненасытный аппетит к бриллиантам.

Нептун изливает алмазы, и теперь мы, наконец, можем узнать, как

Глубоко в сердцах Нептуна и Урана может идти алмазный дождь.Теперь ученые представили новые экспериментальные доказательства, показывающие, как это могло быть возможно.

Гипотеза гласит, что сильная жара и давление в тысячах километров под поверхностью этих ледяных гигантов должны расщепить углеводородные соединения, при этом углерод сжимается в алмаз и погружается еще глубже к ядрам планет.

В новом эксперименте использовался рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) Национальной ускорительной лаборатории SLAC для наиболее точных измерений того, как должен происходить процесс «алмазного дождя», и было обнаружено, что углерод переходит непосредственно в кристаллический алмаз.

«Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень трудно смоделировать с помощью вычислений:« смешиваемость »двух элементов или их сочетание при смешивании», – объяснил физик плазмы Майк Данн, директор LCLS, и не внесен в список автор статьи.

«Здесь они видят, как два элемента разделяются, как майонез разделяется на масло и уксус».

Нептун и Уран – самые плохо изученные планеты Солнечной системы. Они запредельно далеки – только один космический зонд, «Вояджер-2», был даже рядом с ними, и только для облета, а не для специальной долгосрочной миссии.

Но ледяные гиганты чрезвычайно распространены в более широком Млечном Пути – по данным НАСА, экзопланеты, подобные Нептуну, в 10 раз более распространены, чем экзопланеты, подобные Юпитеру.

Поэтому понимание ледяных гигантов нашей Солнечной системы жизненно важно для понимания планет по всей галактике. И чтобы лучше понять их, нам нужно знать, что происходит под их безмятежным синим фасадом.

Мы знаем, что атмосферы Нептуна и Урана в основном состоят из водорода и гелия с небольшим количеством метана.Под этими слоями атмосферы сверхгорячая сверхплотная жидкость из «ледяных» материалов, таких как вода, метан и аммиак, обволакивает ядро ​​планеты.

Расчеты и эксперименты, проведенные несколько десятилетий назад, показали, что при достаточном давлении и температуре метан может расщепляться на алмазы, что свидетельствует о том, что алмазы могут образовываться внутри этого горячего и плотного материала.

В предыдущем эксперименте SLAC под руководством физика Доминика Крауса в Центре им. Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе в Германии для демонстрации этого использовалась дифракция рентгеновских лучей.Теперь Краус и его команда продвинулись дальше в своих исследованиях.

«Теперь у нас есть очень многообещающий новый подход, основанный на рассеянии рентгеновских лучей», – сказал Краус о своих последних усилиях. «Наши эксперименты предоставляют важные параметры модели, тогда как раньше у нас была только большая неопределенность. Это будет тем более актуальным, чем больше экзопланет мы обнаружим».

Здесь, на Земле, сложно воспроизвести внутренности планет-гигантов. Вам понадобится довольно мощное оборудование – это LCLS. И вам нужен материал, который воспроизводит то, что находится внутри этой гигантской планеты. Для этого команда использовала углеводородный полистирол (C ₈ H ₈ ) вместо метана (CH ₄ ).

Первый шаг – нагреть и создать давление в материале, чтобы воспроизвести условия внутри Нептуна на глубине около 10 000 километров (6214 миль): импульсы оптического лазера генерируют ударные волны в полистироле, который нагревает материал примерно до 5 000 Кельвин (4727 градусов по Цельсию или 8540 градусов по Фаренгейту).Это также создает сильное давление.

«Мы производим около 1,5 миллионов бар, что эквивалентно давлению, которое оказывает вес примерно 250 африканских слонов на поверхность большого пальца ноги», – сказал Краус.

В предыдущем эксперименте для исследования материала использовалась дифракция рентгеновских лучей. Это хорошо работает для материалов с кристаллической структурой, но хуже с некристаллическими молекулами, поэтому картина была неполной. В новом эксперименте команда использовала другой метод, измеряя, как рентгеновские лучи рассеиваются электронами в полистироле.

Это позволило им наблюдать не только превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца – он расщепляется на водород. И почти не осталось углерода.

«В случае с ледяными гигантами мы теперь знаем, что углерод почти исключительно образует алмазы при разделении и не принимает жидкую переходную форму», – сказал Краус.

Это важно, потому что в Нептуне есть что-то действительно странное. Его интерьер намного жарче, чем должен быть; Фактически, он выдает 2.В 6 раз больше энергии, чем поглощает Солнце.

Если алмазы – более плотные, чем материал вокруг них – стекают внутрь планеты, они могут высвобождать гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло, генерируемое трением между алмазами и материалом вокруг них.

Этот эксперимент предполагает, что нам не нужно искать альтернативного объяснения… во всяком случае, пока. И это также показывает метод, который мы могли бы использовать для «исследования» недр других планет Солнечной системы.

«Этот метод позволит нам измерить интересные процессы, которые иначе трудно воссоздать», – сказал Краус.

«Например, мы сможем увидеть, как водород и гелий, элементы, обнаруженные внутри газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, смешиваются и разделяются в этих экстремальных условиях. Это новый способ изучения эволюционной истории планет. и планетные системы, а также поддерживающие эксперименты по поиску потенциальных будущих форм энергии от термоядерного синтеза ».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications .

Алмазные дожди на Нептуне и Уране реальны

Лабораторный эксперимент, моделирующий условия на двух планетах, показал, что под землей под высоким давлением, вероятно, образуются алмазы, которые падают в ядра планет.

Pixabay Новое исследование показало, что Нептун и Уран, вероятно, имеют под своей поверхностью ливни из алмазов.

Будучи наиболее удаленными планетами в нашей солнечной системе, Нептун и Уран часто отодвигаются на второй план – по крайней мере, когда последний не упоминается как предмет анекдота.

Но новое исследование ученых придало очарование этим забытым голубым гигантам: предсказания наличия алмазов под поверхностью их планет.

Согласно сообщению Science Alert , исследователи провели лабораторный эксперимент, который показал, что замечательный химический процесс, вероятно, происходит глубоко внутри атмосфер Нептуна и Урана. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature в мае 2020 года.

Основываясь на данных, собранных об этих планетах, ученые знают, что Нептун и Уран обладают экстремальными условиями окружающей среды на тысячи миль ниже их поверхности, где они могут достигать высокой температуры в тысячи градусов по Фаренгейту и высоких уровней давления, несмотря на то, что их холодная атмосфера заработала их прозвали «ледяные гиганты». ”

Группа международных ученых, включая исследователей из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США, провела эксперимент, чтобы точно имитировать внутренние условия планет и установить, что происходит внутри них.

HZDR / Sahneweiß Иллюстрация метода рассеяния рентгеновских лучей, используемого для изучения того, как алмазы могут образовываться внутри Нептуна и Урана.

Учитывая чрезвычайно высокое давление внутри обеих планет, рабочая гипотеза группы заключалась в том, что давление было достаточно сильным, чтобы разделить углеводородные соединения внутри планет на их мельчайшие формы, которые затем превратили углерод в алмазы.

Итак, используя ранее не использовавшуюся экспериментальную технику, они решили проверить теорию алмазного дождя. Раньше исследователи использовали рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) SLAC, чтобы получить точные данные о создании «теплой плотной материи», которая представляет собой смесь высокого давления и высокой температуры, которая, по мнению ученых, находилась на уровне ядро ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран.

Кроме того, исследователи также использовали метод под названием «дифракция рентгеновских лучей», который позволяет получить «серию снимков того, как образцы реагируют на лазерные ударные волны, имитирующие экстремальные условия на других планетах.«Этот метод очень хорошо работал с образцами кристаллов, но не подходил для исследования некристаллов, которые имеют более случайные структуры.

Однако в новом исследовании исследователи использовали другой метод, называемый «рентгеновским томсоновским рассеянием», который позволил ученым точно воспроизвести результаты дифракции, а также наблюдать, как элементы некристаллических образцов смешиваются вместе.

Используя метод рассеяния, исследователи смогли воспроизвести точную дифракцию от углеводорода, который разделился на углерод и водород, как это было бы внутри Нептуна и Урана.Результатом стала кристаллизация углерода под воздействием экстремального давления и высокой температуры окружающей среды. Это, вероятно, вылилось бы в дождь алмазов на глубине 6200 миль под землей, медленно опускающийся к ядрам планет.

NASA Сильная жара и повышенное давление внутри Нептуна (на фото), как Уран, контрастируют с их ледяной внешностью.

«Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень сложно смоделировать с помощью вычислений:« смешиваемость »двух элементов или то, как они сочетаются при смешивании», – сказал директор LCLS Майк Данн.«Здесь они видят, как два элемента разделяются, например, когда майонез разделяется на масло и уксус.

Успешный лабораторный эксперимент с использованием новой техники также будет ценным для изучения окружающей среды на других планетах.

«Этот метод позволит нам измерить интересные процессы, которые иначе трудно воспроизвести», – сказал Доминик Краус, ученый из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, который руководил новым исследованием. «Например, мы сможем увидеть, как водород и гелий, элементы, обнаруженные внутри газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, смешиваются и разделяются в этих экстремальных условиях.”

Он добавил: «Это новый способ изучения эволюционной истории планет и планетных систем, а также поддержка экспериментов по поиску потенциальных будущих форм энергии из термоядерного синтеза».

---

Затем прочтите о новой теории девятой планеты, которая вызвала вымирание динозавров на Земле, и посмотрите, как НАСА впервые зафиксировало сверхмассивную черную дыру, разрушающую звезду.

Действительно ли идет дождь из алмазов на Нептуне?

На Земле есть жизнь.У Сатурна есть кольца. Марс покрыт красной пылью, а Юпитер огромен. Да, у каждой планеты Солнечной системы есть свои особенности, которые выделяют ее среди остальных. Не верите нам? Вы только посмотрите на Нептун – там идет алмазный дождь!

Нептун, как самая удаленная от Солнца планета, издавна трудно изучать. Фактически, это одна из двух в нашей Солнечной системе, которую нельзя увидеть невооруженным глазом. Нептун также был единственной планетой, существование которой было предсказано математиками до того, как ее когда-либо увидели.

Однако сегодня люди знают о Нептуне больше, чем когда-либо прежде. В 1981 году ученый Марвин Росс предсказал, что на планете будет алмазный дождь. Он сказал, что оба ледяных гиганта (Нептун и Уран) могут испытать это явление. В 2020 году эксперимент подтвердил, что это может произойти.

Для проведения этого эксперимента исследователи из Стэнфордского университета смоделировали условия на Нептуне в своей лаборатории. Они начали с того, что приложили к полистиролу сильное нагревание и давление. Затем они послали через материал ударные волны с помощью лазера.

С помощью рентгеновских лучей наблюдали за происходящим. Элементы, из которых состоит полистирол, отделяются друг от друга. В результате образовались атомы углерода и водорода. Под давлением углерод на их глазах превратился в алмазы. Основываясь на этих выводах, исследователи полагают, что на планету Нептун действительно идет дождь из алмазов.

Только представьте! Каково было бы попасть в самый центр алмазного дождя на Нептуне? Ни один человек не может говорить об этом опыте (пока).Тем не менее, специалисты узнали довольно много об этой планете с момента ее открытия в 1846 году.

На Нептуне год длится 60 190 земных дней. Однако на самой далекой от Солнца планете дни меньше, чем на Земле. Нептун совершает полный оборот каждые 16 часов.

Насколько далеко Нептун от Солнца? Около 2,8 миллиарда миль! Фактически, планета иногда находится дальше от Солнца, чем Плутон. Это одна из причин, почему людям так трудно изучать планету.Туда сложно попасть! Только один космический корабль “Вояджер-2” посетил Нептун.

Означает ли это, что Нептун одинок? Не обязательно. У него пять колец и 14 лун, чтобы составить ему компанию. Однако планета не способна поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Хотели бы вы однажды увидеть алмазный дождь на Нептуне? Все возможно. Может быть, вы изобрете следующую великую космическую технологию, которая перенесет нас туда!

Стандарты: NGSS. ESS1.B, NGSS.PS1.A, NGSS.PS1.B, CCRA.R.4, CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.2, CCRA.R.10, CCRA.R. 1, CCRA.R.2, CCRA.SL.1, CCRA.SL.2, CCRA.SL.1, CCRA.SL.2, CCRA.W.3, CCRA.W.4, CCRA.L.1, CCRA.L.2

«Гелиевый дождь реален!» – Эксперименты подтверждают возможность гелиевого дождя внутри Юпитера и Сатурна

Международная исследовательская группа, включая ученых из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, подтвердила предсказание, сделанное почти 40 лет назад, и экспериментально показала, что гелиевый дождь возможен внутри таких планет, как Юпитер и Сатурн (на фото).Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических исследований

.

Почти 40 лет назад ученые впервые предсказали существование гелиевого дождя внутри планет, состоящих в основном из водорода и гелия, таких как Юпитер и Сатурн. Однако достичь экспериментальных условий, необходимых для подтверждения этой гипотезы, до сих пор не удавалось.

В статье, опубликованной 26 мая 2021 года в журнале Nature , ученые раскрывают экспериментальные данные, подтверждающие это давнее предсказание, показывая, что гелиевый дождь возможен в диапазоне условий давления и температуры, которые отражают те, которые, как ожидается, будут происходить внутри них. планеты.

«Мы обнаружили, что гелиевый дождь существует и может происходить как на Юпитере, так и на Сатурне», – сказал Мариус Миллот, физик из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и соавтор публикации. «Это важно, чтобы помочь ученым-планетологам расшифровать, как эти планеты сформировались и эволюционировали, что имеет решающее значение для понимания того, как образовалась солнечная система».

«Юпитер особенно интересен, потому что считается, что он помог защитить внутреннюю часть планеты, в которой сформировалась Земля», – добавил Раймонд Жанло, соавтор и профессор науки о Земле, планетах и ​​астрономии в Калифорнийском университете в Беркли.«Возможно, мы здесь из-за Юпитера».

Международная исследовательская группа, в которую вошли ученые из LLNL, Французской комиссии по альтернативной энергии и атомной энергии, Университета Рочестера и Калифорнийского университета в Беркли, провела свои эксперименты в Лаборатории лазерной энергии (LLE) Университета Рочестера.

«Сочетание статического сжатия и лазерных ударов является ключом к достижению условий, сопоставимых с внутренними пространствами Юпитера и Сатурна, но это очень сложно», – сказал Милло.«Нам действительно пришлось поработать над методикой, чтобы получить убедительные доказательства. Команда потребовала много лет и много творческого подхода ».

Команда использовала ячейки с алмазными наковальнями для сжатия смеси водорода и гелия до 4 гигапаскалей (ГПа; примерно в 40 000 раз больше земной атмосферы). Затем ученые использовали 12 гигантских лучей Омега-лазера LLE для запуска сильных ударных волн, чтобы еще больше сжать образец до конечных давлений 60–180 ГПа и нагреть его до нескольких тысяч градусов. Подобный подход был ключом к открытию суперионного водяного льда.

Используя серию сверхбыстрых диагностических инструментов, команда измерила скорость удара, оптическую отражательную способность ударно-сжатого образца и его тепловое излучение, обнаружив, что отражательная способность образца не увеличивается плавно с увеличением ударного давления, как в большинстве образцов. исследователи изучали аналогичные измерения. Вместо этого они обнаружили разрывы в наблюдаемом сигнале отражательной способности, которые указывают на резкое изменение электропроводности образца, что является признаком разделения смеси гелия и водорода.В статье, опубликованной в 2011 году, ученые LLNL Себастьян Хамель, Мигель Моралес и Эрик Швеглер предложили использовать изменения оптической отражательной способности в качестве зонда для процесса расслоения.

«Наши эксперименты показывают экспериментальные доказательства давнего предсказания: существует диапазон давлений и температур, при которых эта смесь становится нестабильной и расслаивается», – сказал Милло. «Этот переход происходит при условиях давления и температуры, близких к условиям, необходимым для превращения водорода в металлическую жидкость, и интуитивно понятная картина состоит в том, что водородная металлизация запускает расслоение.”

Численное моделирование этого процесса разделения представляет собой сложную задачу из-за тонких квантовых эффектов. Эти эксперименты служат важным ориентиром для теории и численного моделирования. Забегая вперед, команда продолжит совершенствовать измерения и распространить их на другие составы, продолжая стремиться к улучшению нашего понимания материалов в экстремальных условиях.

Ссылка: «Свидетельства несмешиваемости водорода и гелия в условиях внутренней части Юпитера» С. Бригу, П.Лубейр, М. Милло, Дж. Р. Ригг, П. М. Селлерс, Дж. Х. Эггерт, Р. Жанло и Дж. У. Коллинз, 26 мая 2021 г., Nature .
DOI: 10.1038 / s41586-021-03516-0

Работа финансировалась программой лабораторных исследований и разработок LLNL и Управлением науки Министерства энергетики США. Помимо Милло и Жанло, в числе соавторов Стефани Брюгу и Поль Лубейр из CEA; Питер Селлерс и Джон Эггерт из LLNL; и Райан Ригг и Гилберт Коллинз из Университета Рочестера.

.