Обидві ці планети належать до так званих крижаних гігантів, хоча насправді речовина, з якої вони складаються, перебуває у рідко-газоподібному стані, а її температура досягає декількох тисяч градусів.
Атмосфера як Урана, так і Нептуна, складається переважно з гелію і водню, але глибше містяться важчі елементи й речовини, зокрема метан. Згідно з гіпотезою, на глибині близько 7 тис. км температура й тиск досягають такої величини, що метан має розпадатися на складові елементи: вуглець і водень, пишуть Версії з посиланням на BBC.
В результаті легший водень підіймається в атмосферу, а вуглець під дією навколишнього середовища перетворюється в кристали алмазу і, навпаки, повільно опускається ближче до кам’яно-крижаного ядра.
Щоб підтвердити цю теорію, дослідники американської Національної прискорювальної лабораторії SLAC при Стенфордському університеті вирішили відтворити на Землі умови, близькі до тих, що можна знайти в глибинах Урану.
Зробити це відкриття вченим зі SLAC вдалося за допомогою унікальної апаратури лабораторії, а замість метану (CH4) вони використовували стирол (C8H8) – його фізичні властивості більше схожі на речовину, на яку перетворюється метан при настільки колосальному тиску й температурі.
До чого тут слони?
За допомогою лазера на вільних електронах LCLS (Linac Coherent Light Source) стирол розігріли до температури 5000 кельвінів (приблизно настільки спекотно буде, якщо забратися всередину Урана або Сатурна на 10 тисяч кілометрів), а тиск збільшили до 1,5 млн бар – за словами одного з авторів експерименту, “це все одно, що поставити 250 африканських слонів на ніготь великого пальця”.
Так виглядає Уран
В результаті їм вдалося побачити, як вуглець, що міститься в стиролі, перетворюється на алмази, а решта речовини виділяється у вигляді чистого водню.
Перший в світі рентгенівський випромінювач на вільних електронах розробили в тій самій лабораторії. Він посилює рентгенівські хвилі, генеруючи лазерне випромінювання без використання системи дзеркал, і за рахунок цього дозволяє проводити більш точні вимірювання.
Теорію виникнення алмазів на крижаних гігантах висунули кілька десятиліть тому – і відтоді неодноразово підтверджували як розрахунками, так і експериментально.
У 2017 році її майже вдалося довести фахівцям все тієї ж лабораторії SLAC у Каліфорнії. Тоді вони використовували оптичний лазер Matter in Extreme Conditions (MEC), але тепер – за допомогою нового точного обладнання – процес перетворення вуглецю на алмази вивчили значно докладніше.
Про Уран та Нептун – найвіддаленіші планети нашої Сонячної системи – вченим відомо порівняно небагато. Обидві вони розташовані настільки далеко від Землі, що дістатися до них вдалося тільки космічному зонду “Вояджер-2” – але й той лише пролетів повз них, оскільки у нього не було завдання пильно вивчати ці планети.
За даними НАСА, в нашій галактиці приблизно в 10 разів більше крижаних гігантів, схожих на Уран і Нептун (іноді їх так і називають – холодні нептуни), ніж так званих холодних юпітерів (до них в Сонячній системі належать сам Юпітер і Сатурн).
Нове відкриття, в свою чергу, підтверджує ще одну гіпотезу вчених. Річ у тім, що Нептун випромінює приблизно у 2,6 раза більше енергії, ніж отримує від Сонця. Судячи з усього, якщо до ядра планети дійсно постійно опускаються алмази, то їхня гравітаційна енергія перетворюється на теплову за рахунок тертя з іншими матеріалами, і це розігріває планету.
Підписуйтесь на канал Версій в Telegram та читайте нас у Facebook. Завжди цікаві та актуальні новини!
