Ученые давно подозревали, что на Уране и Нептуне могут выпадать дожди из настоящих алмазов. Теперь они подтвердили это экспериментальным путем.
Нептун и Уран — самые плохо изученные планеты в Солнечной системе. Они относятся к классу ледяных гигантов — это планеты, которые в основном состоят из элементов тяжелее водорода и гелия.
В астрофизике вещества с температурами замерзания выше или порядка 100 °K — например, воду, метан и аммиак — называют «льдами», отсюда и название «ледяные гиганты». На самом желе деле вещество, из которого состоят Уран и Нептун, находится в жидко-газообразном состоянии, а его температура достигает нескольких тысяч градусов.
Атмосфера обеих планет состоит преимущественно из гелия и водорода, но глубже содержатся тяжелые элементы, например, метан. Существует теория, согласно которой на глубине около 7 тысяч километров от поверхности планет температура и давление достигают такой величины, что метан распадается на составные элементы: углерод и водород.
В результате более легкий водород поднимается в атмосферу, а углерод под действием некоторых факторов окружающей среды превращается в кристаллы алмаза и медленно опускается к ядрам планет.
Чтобы проверить эту теорию, исследователи из американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Стэнфордском университете решили воссоздать на Земле условия, что наблюдаются в глубинах Урана.
Вместо метана (CH4) ученые использовали стирол (C8H8) — его физические свойства больше похожи на вещество, в которое превращается метан при воздействии колоссального давления и температуры.
С помощью уникального лазера LCLS (Linac Coherent Light Source) стирол разогрели до температуры 5000 °K, а давление увеличили до 1500000 бар.
В результате ученым удалось увидеть, как углерод, содержащийся в стироле, превращается в алмазы, а остальные вещества выделяются в виде чистого водорода.
Исследование было опубликовано в журнале «Nature Communications».
