Бриллианты падают с неба: где в космосе идут алмазные дожди
50
НАСА: на некоторых планетах Солнечной системы идут алмазные дожди
Фото: 5-tv.ru
Перейти в Дзен
Есть новость?
Присылайте »
Такие осадки во Вселенной могут быть распространены гораздо шире, чем считалось раньше.
Дожди из алмазов кажутся фантастикой, однако для некоторых планет они могут быть частью обычной внутренней «погоды». Ученые полагают, что драгоценные кристаллы образуются в глубинах Урана и Нептуна — двух ледяных гигантов Солнечной системы. Подробнее об этом явлении — в материале 5-tv.ru.
Речь идет не о сияющих камнях, падающих с облаков на твердую поверхность. У Урана и Нептуна нет привычной поверхности, на которую мог бы приземлиться человек. Алмазный дождь, вероятно, происходит внутри планет, где вещество находится под колоссальным давлением и при экстремальной температуре.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА) объясняет: в глубинах этих планет углерод под воздействием давления может превращаться в алмазы. Становясь тяжелее окружающей среды, они начинают медленно опускаться вниз, словно дождевые капли.
Почему алмазные дожди могут идти на Уране и Нептуне
Уран и Нептун называют ледяными гигантами. В отличие от газовых гигантов Юпитера и Сатурна, внутри них содержится большое количество веществ, которые ученые условно называют «льдами»: воды, аммиака и соединений углерода.
Обе планеты имеют голубоватый оттенок из-за метана в атмосфере. Молекула метана состоит из углерода и водорода. Глубже внутри планеты температура и давление становятся настолько высокими, что привычные химические связи разрушаются, а атомы углерода могут соединяться в кристаллическую структуру алмаза.
После образования кристаллы должны опускаться в более глубокие слои планеты под действием гравитации. По предположению исследователей, за тысячи лет такие алмазы могут собираться ближе к ядру в плотные слои.
При этом представить себе этот процесс глазами человека невозможно. Внутри Урана и Нептуна царят условия, при которых любой земной аппарат был бы уничтожен: огромные давление и температура не позволяют отправить туда исследовательский зонд.
Ученые создали алмазный дождь в лаборатории
Долгое время идея об алмазных дождях оставалась красивой гипотезой. Проверить ее удалось благодаря экспериментам специалистов Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США и их коллег.
В 2017 году ученые впервые наблюдали образование крошечных алмазов в условиях, похожих на те, что существуют глубоко внутри Нептуна и Урана. Для эксперимента они использовали полистирол — пластик, содержащий водород и углерод, то есть элементы, необходимые для появления алмазов.
Материал подвергли воздействию мощных лазерных импульсов, создав резкое давление и нагрев. В результате атомы углерода перестроились в крошечные алмазные частицы размером в несколько нанометров.
В земной лаборатории ученым удалось получить лишь микроскопические кристаллы. Однако внутри настоящих планет процесс может идти несравнимо дольше. Исследователи предполагают, что там алмазы способны вырастать до гораздо более крупных размеров.
Почему обычная пластиковая бутылка помогла изучить планеты
Позднее специалисты решили сделать эксперимент еще ближе к условиям ледяных гигантов. Внутри Урана и Нептуна присутствуют не только водород и углерод, но и кислород. Поэтому вместо полистирола ученые взяли пластик, который широко используется для изготовления бутылок и упаковки.
Такой материал содержит сразу углерод, водород и кислород. Эксперимент показал: наличие кислорода облегчает образование алмазов. Кристаллы начали формироваться при более широком диапазоне давления и температуры, чем ожидалось ранее.
Это открытие изменило представление ученых о космических бриллиантах. Если для появления алмазного дождя не нужны исключительно редкие и экстремальные условия, значит, такое явление может происходить не только на Уране и Нептуне, но и на множестве других планет за пределами Солнечной системы.
Алмазы могут формироваться ближе к поверхности планет
В 2024 году ученые сообщили о новых результатах эксперимента. Вместо короткого лазерного удара специалисты смогли дольше поддерживать экстремальные условия и наблюдать, как именно возникают алмазные частицы.
Выяснилось, что алмазы могут формироваться при меньших давлении и температуре, чем предполагалось прежде. Для Урана и Нептуна это означает, что драгоценные осадки способны появляться на меньшей глубине внутри планет.
Открытие важно не только из-за самого эффектного образа дождя из бриллиантов. Алмазы, опускающиеся в глубины планеты, могут перемешивать окружающее вещество и переносить энергию. Это способно влиять на процессы внутри Урана и Нептуна, в том числе на формирование их необычных магнитных полей.
При чем здесь магнитные поля Урана и Нептуна
Магнитное поле Земли формируется благодаря движению расплавленного металла в ее ядре. У Урана и Нептуна все устроено иначе: их магнитные поля расположены необычно, смещены относительно центра планет и не похожи на симметричное поле Земли.
Ученые предполагают, что источник магнитных полей ледяных гигантов находится не в самом ядре, а в более тонком слое проводящего вещества выше него.
Во время экспериментов вместе с образованием алмазов специалисты обнаружили условия, при которых может появляться так называемая суперионная вода. Это необычная фаза воды, существующая при огромных давлении и температуре. В ней атомы кислорода образуют устойчивую структуру, а заряженные частицы водорода свободно перемещаются и проводят электрический ток.
Если падающие алмазы действительно перемешивают такой проводящий слой внутри Урана и Нептуна, это может быть одним из объяснений их странных магнитных полей.
На каких еще планетах возможен алмазный дождь
Уран и Нептун — самые очевидные кандидаты в Солнечной системе. Однако ученые полагают, что алмазные дожди могут идти и на далеких планетах, вращающихся вокруг других звезд.
Особенно интересны так называемые мини-Нептуны — планеты, которые меньше Урана и Нептуна, но имеют похожий состав и плотную газовую оболочку. Такие миры считаются одним из распространенных типов планет за пределами Солнечной системы.
Если в их глубинах есть подходящее сочетание углерода, водорода, кислорода, температуры и давления, внутри них тоже могут образовываться алмазные кристаллы.
Можно ли добыть космические алмазы
Несмотря на привлекательность идеи, отправиться за бриллиантами на Нептун или Уран невозможно. Эти планеты находятся на огромном расстоянии от Земли, а драгоценные кристаллы должны формироваться не в верхних слоях атмосферы, а в недоступных глубинах.
Даже если космический аппарат когда-нибудь доберется до ледяного гиганта, он не сможет погрузиться туда, где идут предполагаемые алмазные дожди. Давление и температура уничтожат технику задолго до достижения нужного слоя.
Кроме того, такие алмазы не лежат где-то на удобной поверхности. Они, вероятно, постепенно проваливаются все глубже внутрь планеты и могут накапливаться ближе к ее ядру.
Поэтому космические бриллианты пока остаются не будущим источником богатства, а важной подсказкой для ученых, пытающихся понять устройство далеких миров.
Могут ли алмазные дожди быть полезны на Земле
Исследования ледяных гигантов уже оказались полезными для земных технологий. Во время опытов ученые научились создавать нанодиаманты — крошечные алмазные частицы — из доступных материалов под воздействием экстремального давления и температуры.
Такие частицы могут использоваться в медицине, датчиках, квантовой электронике, производстве материалов и технологиях обработки поверхностей.
Сейчас нанодиаманты получают и другими способами, однако эксперименты с моделированием планетарных условий могут помочь сделать их производство более управляемым и эффективным.
Получается, что попытка понять дождь из бриллиантов на далеких планетах однажды может привести к новым технологиям уже на Земле.
Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере МАКС.