На самом деле ученые давно предполагали, что внутри ледяных гигантов могут идти дожди из драгоценных камней. Глубоко внутри этих планет высокие температуры и сильное давление оказывали воздействие на углеводороды, в следствие чего шел алмазный дождь.
Конечно, для нас это явление может казаться фантастическим, однако далеко за пределами Земли – это вполне нормальное явление. Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть данную информацию деятели науки воссоздали данный процесс у себя в лабораториях. Теперь доказано, что алмазные дожди – это реальное явление.
В Солнечной системе есть отдаленные планеты, которые называют ледяными гигантами, люди именовали их как Нептун и Уран. Они соответственно в 17 и 15 раз больше массы Земли. На этих планетах есть атмосферы, которые богаты газами, включая водород и гелий, также они имеют твердые ядра.
Нептун и Уран в основном представляют собой огромные океаны, они никоим образом не похожи на те океаны, которые находятся на нашей планете. Океаны на ледяных гигантах состоят из аммиака и веществ, известных как углеводороды – молекулы, такие как метан, состоящие из водорода и углерода.
Далеко в глубине этих планет происходят невероятные вещи: очень высокая температура, и сильное давление производят воздействие непосредственно на углеводороды. В следствии таких процессов возникают алмазы, которые в последствии выпадают в виде алмазных дождей.
Основываясь на химических процессах, которые проходят на Нептуне и Уране ученые смогли произвести в своей лаборатории небольшие алмазы. Воссоздав имитационные условия, исследователи подробно изучили структуру полученного материала.
Напомним, что ученые давно начали изучать и испытывать различные методы, которые могли бы сконструировать нужную обстановку. Многие отмечают, что лазеры также использовались, но все предыдущие разработки были провальными. Авторы победного проекта говорят, что ранние версии были обречены на неудачу. Так как те, кто применял похожую технологию использовали давление намного ниже тех, которые были предсказаны для необходимых условий в ледовых гигантах.
Исследователи имитируют условия Нептуна и Урана для создания алмазов в лаборатории
Лазер использовался для того, чтобы быстро нагревать поверхности еще одного элемента исследования – полистирола. Этот процесс сопутствовал его расширению и образованию ударной волны. Команда, которая работала над экспериментом, выпустила две ударные волны, при этом вторая была быстрее первой.
Завершение процесса образования камней происходило тогда, когда ударные волны догоняли друг друга. Следовательно, были получены температуры и давления около 5000 К и 150 ГПа соответственно. Подобные условия были похожи на те, которые обнаружили на глубине 10 000 км в ледяных планетах.
Созданных условий стало достаточно, чтобы в полистироле вызвать разрыв связей между углеродом и водородом. Затем углерод соединялся и создавал долгожданные алмазы. Научная команда также смогла понаблюдать за процессом формирования алмазов, для этого они использовали короткие импульсы рентгеновских лучей.
Доминик Краус, первый автор исследований в немецкой лаборатории Гельмгольц-Центр Дрезден-Россендорф отметил, что само экспериментальное время занимает очень короткий промежуток времени. В связи с этим, является практически фантастикой, что команде удалось понаблюдать за всем процессом формирования алмазов.
Драгоценности, которые создали ученые, достигали размера всего несколько нанометров в диаметре, однако процессы на Нептуне и Уране производят камни значительно больше. На ледяных гигантах создаются все условия для того, чтобы алмазы могли расти, и этот процесс может длится миллионы лет.
Исследователи подтвердили возможность смещения алмазов во внутрь планеты. Теперь планируется новое исследование, которое поможет узнать, какой характер размещения предлагаемых слоев алмазного дождя в структуре планет. Вследствие можно будет подтвердить или опровергнуть информацию касаемо температуры гигантов.
Краус отметил, что драгоценные камни опускаются из-за того, что они тяжелее, чем вещество окружающее их. В какой-то момент перемещения алмазы останавливаются, это происходит тогда, когда они достигают ядра, потом они начинают нагреваться.
Исследование, в котором подробно описывается этот эксперимент имеет название «Формирование алмазов в лазерно-сжатых углеводородах при планетарных внутренних условиях », оно недавно было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
В состав команды ученых входили члены Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, SLAC Национальной ускорительной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли.
Вывод
Проведенный эксперимент открыл новые возможности для создания синтетических материалов. На данный момент наноалмазы получают множество коммерческих предложений. Их применение будет полезным в медицине, электронике, научном оборудовании и т.п. Методы, на основе которых создаются алмазы в данный момент менее экологические и безопасные, поэтому использование лазера может изменить алгоритм производства алмазов.
Исследование космоса - великое приключение. Его тайны всегда завораживали нас, и новые открытия будут расширять наши знания о Вселенной. Однако пусть этот список послужит предупреждением для ревностных межгалактических путешественников. Вселенная может также быть очень страшным местом. Будем надеяться, что никто никогда не застрянет в одном из этих десяти миров.
10. Углеродная планета (Carbon Planet)
Соотношение кислорода и углерода на нашей планете высоко. На самом деле углерод составляет всего 0,1% от всей массы нашей планеты (из-за этого ощущается такая нехватка углеродных материалов, как алмазы и органическое топливо). Однако неподалёку от центра нашей галактики, где углерода намного больше, чем кислорода, планеты могут обладать совсем другим составом. Именно здесь можно найти то, что учёные называют углеродными планетами. Небо углеродного мира утром было бы чем угодно, но не кристально чистым и голубым. Представьте себе жёлтую мглу с чёрными тучами копоти. С понижением вглубь атмосферы, вы заметите моря, состоящие из неочищенной нефти и смолы. Поверхность планеты бурлит вонючими метановыми испарениями и покрыта чёрной грязью. Прогноз погоды тоже не радует: идёт дождь из бензина и битума (…выбросьте сигареты). Впрочем, в этом нефтяном аде есть и позитивный аспект. Вы, наверное, уже догадались какой. Там где углерода очень много - можно найти и множество алмазов.
9. Нептун
На Нептуне можно ощутить ветра, достигающие таких ужасающих скоростей, что их можно сравнить со струёй реактивного двигателя. Ветра Нептуна несут замёрзшие облака природного газа мимо северного края Большого тёмного пятна - урагана размером с Землю, скорость ветра в котором составляет 2400 километров в час. Это в два раза больше скорости, необходимой для преодоления звукового барьера. Такие сильные ветры естественно далеко за пределами того, что может выдержать человек. Человек, оказавшийся каким-то образом на Нептуне, скорее всего, был бы быстро разорван на куски и навсегда потерян в этих жестоких и непрекращающихся ветрах. Остаётся загадкой то, откуда берётся энергия, подпитывающая самые быстрые планетные ветра в солнечной системе, учитывая то, что Нептун расположен так далеко от Солнца, иногда даже дальше чем Плутон, и то, что внутренняя температура Нептуна достаточно низка.
8. 51 Пегаса b (51 Pegasi b)
Эта гигантская газовая планета, по прозвищу Беллерофонт (Bellerophon) - в честь греческого героя, владевшего крылатым конём Пегасом, в 150 раз крупнее Земли и по большей части состоит из водорода и гелия. Беллерофонт поджаривается своей звездой до температуры в 1000 градусов по Цельсию. Звезда, вокруг которой вращается планета, в 100 раз ближе к ней, чем Солнце к Земле. Для начала, такая температура обуславливает появление сильнейших ветров в атмосфере. Горячий воздух поднимается, а холодный соответственно уходит вниз на его место, что порождает ветер, достигающий скорости в 1000 километров в час. Такая жара также обуславливает и отсутствие водяного испарения. Однако это не означает, что тут не бывает дождя. Мы подошли к самой важной особенности Беллерофонта. Высочайшие температуры позволяют железу, содержащемуся в планете, испаряться. Когда железные испарения поднимаются, они формируют облака железа, похожие по своей сущности на земные облака из водяных испарений. Только не стоит забывать одно важное отличие: когда из этих облаков польётся дождь, это будет раскалённое жидкое железо, льющееся прямо на планету (…не забывайте свой зонт).
7. COROT-3b
COROT-3b - самая плотная и тяжёлая экзопланета, известная на данный момент. По размерам она примерно равна Юпитеру, однако её масса в 20 раз больше. Таким образом, COROT-3b примерно в 2 раза плотнее, чем свинец. Масштабы давления, оказанного на человека, оказавшегося на поверхности такой планеты, были бы невообразимы. На планете массой в 20 Юпитеров человек будет весить в 50 раз больше того, сколько они весят на Земле. Это значит, что 80 килограммовый мужчина будет весить на COROT-3b целых 4 тонны! Такое давление сломает скелет человека фактически мгновенно - всё равно, что если слон сядет ему на грудь.
6. Марс
На Марсе всего за несколько часов может образоваться пылевая буря, которая за несколько дней покроет поверхность всей планеты. Это самые большие и жестокие пылевые бури во всей нашей Солнечной системе. Марсианские пылевые воронки легко превышают своих земных собратьев - они достигают высоты горы Эверест, а ветра в них мчатся на скорости в 300 километров в час. После своего образования пылевая буря может продолжаться несколько месяцев до полного исчезновения. Согласно одной теории, пылевые бури могут достигать таких больших размеров на Марсе из-за того, что пылевые частички хорошо впитывают солнечное тепло и разогревают окружающую их атмосферу. Разогретый воздух движется в сторону более холодных регионов, тем самым образовывая ветра. Сильный ветер поднимает ещё больше пыли с поверхности, которая в свою очередь подогревает атмосферу, из-за чего образовывается ещё больше ветра и круг продолжается заново. Удивительно, но большинство пылевых бурь на планете начинают свою жизнь в одном ударном кратере. Равнина Эллада - самый глубокий кратер в Солнечной Системе. Температура в нижней части кратера может быть на десять градусов выше, чем на поверхности, и кратер наполнен толстым слоем пыли. Различия в температуре являются причиной образования ветра, который подхватывает пыль, и буря начинает своё дальнейшее путешествие по планете.
5. WASP-12 b
Если вкратце, эта планета - самая горячая планета из всех открытых на данный момент. Её температура, обеспечивающее такое звание, составляет 2200 градусов по Цельсию, а сама планета находится на самой близкой орбите к своей звезде, по сравнению со всеми остальными известными нам мирами. Само собой разумеется, всё известное человеку, включая самого человека, в такой атмосфере моментально бы воспламенилось. Для сравнения, поверхность планеты всего в два раза холоднее поверхности нашего Солнце и в два раза горячее лавы. Планета также вращается вокруг своей звезды на невероятной скорости. Она проходит всю свою орбиту, расположенную всего в 3,4 миллионах километров от звезды, за один земной день.
4. Юпитер
Атмосфера Юпитера является домом для штормов в два раза больших, чем сама Земля. Эти великаны в свою очередь являются домом для ветров, развивающих скорость в 650 километров в час, и колоссальных молний, которые в 100 раз ярче земных молний. Под этой устрашающей и тёмной атмосферой расположен океан глубиной в 40 километров, состоящий из жидкого металлического водорода. Здесь, на Земле, водород это бесцветный, прозрачный газ, но в ядре Юпитера водород превращается в то, чего на нашей планете никогда не было. На внешних слоях Юпитера водород находится в состоянии газа, также как и на Земле. Но с погружением в глубины Юпитера давление атмосферы резко увеличивается. Со временем давление достигает такой силы, что оно «выдавливает» электроны из атомов водорода. В таких необычных условиях водород превращается в жидкий метал, проводящий электричество и тепло. Он также начинает отражать свет, как зеркало. Поэтому, если человек был бы погружён в подобный водород, и над ним бы сверкнула гигантская молния, он бы её даже не увидел.
3. Плутон
(Заметим, что Плутон больше не считается планетой) Не дайте изображению обмануть себя - это не зимняя сказка. Плутон - очень холодный мир, где замороженные азот, оксид углерода и метан покрывают поверхность планеты как снег на протяжении большей части года на Плутоне (равного примерно 248 земным годам). Эти льды трансформируются от белого цвета к розовато-коричневому из-за взаимодействия с гамма-излучением дальнего космоса и далёкого Солнца. В ясный день Солнце предоставляет Плутону примерно столько же тепла и света, сколько даёт Земле Луна в полнолуние. При температуре поверхности Плутона (-228 до -238 градусов Цельсия) тело человека замёрзло бы моментально.
2. COROT-7b
Температуры на стороне планеты, обращённой к её звезде, настолько высоки, что они могут расплавить камень. Учёные, смоделировавшие атмосферу COROT-7b, считают, что на планете, скорее всего, не существует летучего газа (углекислого газа, испарений воды, азота), а планета состоит из чего-то, что можно назвать расплавленным минералом. В атмосфере COROT-7b возможны такие погодные явления, во время которых (в отличие от земных дождей, когда в воздухе собираются капельки воды) на поверхность планеты покрытой лавовым океаном выпадают целые камни. Если планета всё ещё не кажется вам непригодной для жизни, она также является вулканическим кошмаром. Согласно некоторым признакам, учёные считают, что если орбита COROT-7b не идеально округлая, то гравитационные силы одной или двух её планет-сестёр могут толкать и притягивать поверхность COROT, создавая движение, разогревающее её внутренности. Этот разогрев может вызывать сильную вулканическую активность на поверхности планеты - даже более сильную, чем на спутнике Юпитера Ио, на котором активны более 400 вулканов.
1. Венера
О Венере было известно очень мало (её плотная атмосфера не пропускает свет на видимой области спектра) пока Советский Союз не запустил программу Венера во времена космической гонки. Когда первый автоматический межпланетный космический аппарат совершил успешную посадку на Венеру и начал передавать информацию на Землю, Советский Союз добился единственной успешной посадки на поверхность Венеры в истории человечества. Поверхность Венеры настолько изменчива, что самое долгое время, которое выдержал один из АМС, составило 127 минут - после чего, аппарат был одновременно раздавлен и расплавлен. Так каковой была бы жизнь на самой опасной планете нашей солнечной системы - Венере? Ну, человек почти моментально задохнулся бы токсическим воздухом, и хотя сила притяжения на Венере составляет всего 90% земной, человека бы всё же раздавило огромным весом атмосферы. Давление атмосферы Венеры в 100 раз превышает давление, к которому мы привыкли. Высота атмосферы Венеры составляет 65 километров, и она настолько плотна, что прогулка по поверхности планеты по ощущениям бы не отличалась от прогулки на глубине в 1 километр под водой на Земле. Помимо этих «удовольствий», человек бы ещё быстро загорелся из-за температуры в 475 градусов Цельсия и со временем даже его останки были бы растворены серной кислотой высокой концентрации, выпадающей в виде осадков на поверхность Венеры.
Такое предположение выдвинули недавно учёные США. По их подсчётам и теориям на Юпитере и Сатурне могут идти градом огромные алмазы. Согласено новым данным газовых гигантов, углерод в своей кристаллической форме - не редкость на этих планетах. Кроме этого Сатурн и Юпитер содержат большие объемы этого вещества. Так что, если теория подтвердится, алмазы можно будет добывать не только на нашей планете!
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. Это море безумной красоты, такой же, как. Алмазы эти 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.
October 15th, 2013 , 09:13 pm
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.
Читайте также: На Уране и Нептуне есть алмазные океаны
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.
Оправдаются ли научно-фантастические прогнозы, согласно которым сверхпрочные роботы будут собирать алмазы на Сатурне?..
Выражение «небо в алмазах» может оказаться не просто иносказанием, считают ученые. Планетологи Мона Делитски и Кевин Бейнс представили аргументы в пользу того, что высокое давление внутри планет-гигантов может превратить углерод в алмаз.
Согласно предложенному сценарию, молнии в верхних слоях атмосферы газовых гигантов разбивают молекулы метана, высвобождая углерод, который собирается в частицы сажи. Космический аппарат Cassini заметил такие частицы внутри грозовых облаков Сатурна. Углерод, погружающийся все глубже в атмосферу планеты, минует уплотняющиеся слои газообразного и жидкого водорода и приближается к твердому ядру планеты, подвергаясь все большему давлению. Сажа превращается в графит, а затем — в алмаз. При температуре около 8000 °C алмаз плавится, образуя капли.
На Сатурне, начиная от 6000 км от внешней границы атмосферы и еще на 30 000 км вглубь, есть все условия для алмазного «града», говорит Бейнс. По его оценкам, на Сатурне может быть около 10 млн тонн алмазов, сформировавшихся таким образом, причем большинство из них не крупнее 1 мм в поперечнике. Однако могут встречаться и настоящие «булыжники» — алмазы величиной до 10 см.
Предположения ученых основываются на экспериментальных данных, описывающих фазовые превращения углерода, и моделировании условий внутри атмосфер газовых гигантов. «Мы собрали информацию из различных источников и сделали вывод, что алмазы могут существовать в глубине атмосфер Сатурна и Юпитера», — говорит Делитски.
Однако у Бейнса и Делитски есть оппоненты, которые приводят вполне весомые возражения. Планетолог Дэвид Стивенсон говорит, что в подобных системах нельзя пренебрегать термодинамикой. Доля метана в атмосферах Сатурна и Юпитера, состоящих преимущественно из водорода, очень мала — 0,2% и 0,5% соответственно. Термодинамика систем с таким разбавлением, по мнению Стивенсона, будет способствовать растворению. Как пара кристалликов сахара или соли в стакане воды, сажа скорее растворится в атмосфере планеты, чем опустится до тех глубин, где сможет превратиться в алмаз.
Физик Лука Гирингелли, занимавшийся моделированием подобных процессов для Урана и Нептуна, также скептически относится к представленным данным. Он показал, что концентрация углерода на этих планетах (кстати, в несколько раз более богатых этим элементом, чем Сатурн и Юпитер) недостаточна, чтобы построить алмаз «с нуля», атом за атомом. Конечно, появление алмаза из уж сформировавшихся хлопьев сажи — совсем не тот же самый процесс, но Гирингелли говорит, что говорить об «алмазных дождях» на Сатурне несколько преждевременно.
Что ж, финансисты пока могут не беспокоиться: в ближайшие столетия инопланетные алмазы вряд ли обрушат наши земные рынки.