Эксперимент показал: в недрах Нептуна и Урана могут идти алмазные дожди

Глубоко внутри Нептуна и Урана может идти дождь из алмазов. Ученые поставили эксперимент, который подтвердил, что это реально.

Результаты работы описаны в Nature Communications, кратко о них пишет ScienceAlert.

Интенсивное тепло и давление в тысячах километров под поверхностью Нептуна и Урана могут расщеплять углеводородные соединения, в результате чего углерод будет сжиматься в алмаз и опускаться глубже к ядрам планет.

Исследователи использовали рентгеновский лазер Linac когерентного источника света (LCLS) Национальной ускорительной лаборатории SLAC и обнаружили, что при определенных условиях углерод может переходить непосредственно в кристаллический алмаз. «Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень трудно моделировать вычислительно, то есть о том, как элементы взаимодействуют при смешивании, — объяснил физик Майк Данн. — Здесь мы видим, как два элемента отделяются, как майонез расслаивается на масло и уксус».

Атмосферы Нептуна и Урана состоят в основном из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Под верхними слоями газовой оболочки находится сверхгорячая и сверхплотная жидкость из воды, метана и аммиака, которая обволакивает ядро планеты. В процессе эксперимента ученые воспроизвели условия внутри Нептуна на глубине около 10 000 километров. Вместо метана (СН4) они использовали углеводородный полистирол (С8Н8). Импульсы оптического лазера сгенерировали ударные волны, которые нагрели полистирол примерно до 4727 градусов Цельсия, а также создали очень высокое давление, а затем провели наблюдения при помощи рентгеновских лучей. Это позволило наблюдать не только превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца. Оказалось, он распадается на атомы водорода, а остатков углерода практически не остается.

Результаты могут объяснить, почему внутренности Нептуна намного горячее, чем должно быть (он выделяет в 2,6 раза больше энергии, чем поглощает от Солнца). Исследователи считают, что когда внутри планеты дождем падают алмазы, более плотные, чем материал вокруг них, могут высвобождают гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло.

Нептун и Уран — самые малоизученные планеты Солнечной системы. Однако экзопланеты, подобные Нептуну, в 10 раз более распространены, чем экзопланеты, подобные, например, Юпитеру. Таким образом, понимание «ледяных гигантов» нашей Солнечной системы жизненно важно для изучения планет по всей галактике. 

Ранее была анонсирована миссия к спутнику Нептуна  — «одному из самых загадочных» планетоидов Солнечной системы.

Фото: Shutterstock