Gjør det regn diamanter på Neptun og Uranus?

"Diamanter er for alltid", er et vanlig ord som refererer til den ekstreme verdien av diamanter, som er blant de sjeldneste stoffene som naturlig finnes på jorden. Diamanter er også en av de mest verdifulle stoffene på jorden, delvis på grunn av den sjeldne forekomsten og delvis på grunn av de mange bruksområder mineralene har. Å være det vanskeligste naturlig forekommende stoffet på jorden, er diamantene en avgjørende komponent i produksjonen av boreobjekter. Tatt i betraktning den høye verdien diamanter har, er det nesten utenkelig at i Uranus og Neptun er diamanter ikke sjeldne i det hele tatt for de regner fra skyene. Mens et slikt scenario lyder som et skript fra en science fiction-film, har forskere bekreftet at diamanter faktisk faller fra himmelen på de to planetene. En fersk rapport publisert i Nature Astrophysics uttalte at forskere ved SLAC National Accelerator Laboratory var i stand til å danne mikroskopiske diamanter ut av plast, etter å ha gjenopprettet de ekstreme forholdene som fantes i de to isgigantene.

Eksperimentet

Mens den rare (eller fantastiske) naturen i rommet har blitt studert i mange år, har teorien om regnende diamanter på Neptun og Uranus vært polariserende blant astrofysikere, med enkelte forskere som diskrediterer teorien. Teorienes fortaler har ikke gitt overbevisende fakta. Alle forsøkene som ble utført for å støtte teorien, ga ikke de nødvendige resultatene, da forskerne ikke kunne gjenskape de ekstreme forholdene i Uranus og Neptunens mantler som var nødvendige for dannelsen av diamanter, hvor temperaturen nådde 5000 kelvin, mens presset overskredet 700 gigapascals. Det var til forrige gang da forskere ved SLAC National Accelerator Laboratory kunne replikere ekstreme trykk og temperaturer på isgigantene ved hjelp av en kraftig optisk laser, samt en røntgenfri-elektronlaser for å sende røntgenpulser ved ultrafast hastighet gjennom en form av plast, polystyren. Polystyren er et hydrokarbon som består av hydrogen og karbonatomer og har en struktur som ligner på den metangassen som er tilstede i de gigantiske isplanene. Forskerne var begeistret for å se at mikroskopiske diamanter dannes etter å ha sendt den første og andre røntgenstøtebølgen gjennom polystyren. Forskerne brukte en Linac Coherent Light Source for å avgi ultrafast røntgenpulser som varer i mindre enn en nanosekund (de varer i femtosekund) og var kritisk for å registrere prosessen som skjer på like kort varighet. Studien ble senere publisert i en utgave av Nature Astrophysics journal og sendte den astrofysiske verden inn i en frenesi.

Betingelser på Uranus og Neptunus

Uranus og Neptun som begge klassifisert som isgiganter og ikke gassgiganter som de var opprinnelig tenkt. De to planeter er de eneste to isgigantene i solsystemet og er derfor like i størrelse, utseende og sammensetning. Uranus er den tredje største planet i solsystemet, mens Neptun er solsystemets fjerde største planet. De består hovedsakelig av gasser, og de to planeter er også blant de minst tette planeter i solsystemet. De to planeter er blå i utseende, med Neptun har en mørkere nyanse av blå enn Uranus. Atmosfæren til de to planetene er ekstremt tykk; som strekker seg 17, 2 miles på Uranus og 12, 2 miles på Neptun, og er begge like i sammensetningen; bestående av hydrogen, metan og heliumgasser. Mantlene på begge isgigantene består av ices, inkludert metan, vann og ammoniakk. Forholdene på de to planetene ligger i ekstremer og økning i intensitet nærmere kjerneområdene. I Neptunen antas det atmosfæriske trykket under nedre skyene å være så mye som ti gigapascaler og øker til ca 700 gigapascaler ved planetenes kjerne, med temperaturer på så høyt som 5 400 K.

Presser opplevd i Uranus 'kjerne er estimert til å være så mye som 800 gigapascaler mens temperaturer antas å være så mye som 5000 K. Forskere mener at forholdene på de to planetets mantel er ideelle for nedbrytning av metan, separering av hydrogenatomer fra karbon atomer og til slutt dannelsen av diamanter som regner ned til planets kjerner.

Første studier

Forekomsten av diamanter i solsystemets gigantiske isplaner ble først foreslått av Marvin Ross, en anerkjent lærde som i 1981 skrev et papir med tittelen "Islaget i Uranus og Neptun-diamanter på himmelen?" I boken, han uttalt at det indre av de to isgigantene bestod av enorme mengder diamanter. Marvin Ross hevdet at det enorme atmosfæriske trykket som finnes i det indre av planetene, kombinert med ekstreme temperaturer, frigjort karbonatomer fra hydrogenatomer, som fører til dannelsen av diamanter. Marvin baserte sitt argument på et eksperiment som involverte metangassen i en sjokkbølge-kompresjonsprosedyre. Andre etterfølgende eksperimenter utført av andre anerkjente forskere som Sandro Scandolo bekreftet at ved stor press kunne metangass bli omdannet til hydrokarboner, med det angitte trykket på minst 300 gigapascaler. Forskere ved University of California Berkeley som brukte en diamantambolcelle, var i stand til å oppnå resultatet ved temperaturer på 2500 kelvins og trykk på 50 gigapascals.

Disse ekstreme temperaturene og trykket er lik forholdene under skyene i Neptunus. Forskere ved det geofysiske laboratoriet gjennomførte et annet eksperiment der de kunne destabilisere kjemisk sammensetning av metan ved temperaturer på 2000 kelviner og et trykk på 7 gigapascaler. Imidlertid unnlot alle eksperimenter å resultere i dannelsen av diamanter som den eksisterende teknologien begrenset nivåene av trykk og temperaturer oppnådd, og forhindret forskere i å gjenskape forholdene tilstede i det indre av de to isgigantenes planeter. Imidlertid var noen forskere skeptiske til teorien som hevdet at diamanter i Uranus og Neptun var til stede, idet det ble angitt at tilstedeværelsen av hydrogen og vann som blandet med metangass i planetens atmosfærer ville skade de kjemiske reaksjonene. Andre uttalt at konsentrasjonen av karbon i to isgiganter ikke var høy nok til å tillate dannelse av diamanter, uavhengig av mengden trykk eller temperatur som utøves på gassene.

Anbefalt

Slaget ved Plassey (1757): Et vendepunkt i Indias historie
2019
Jainisme: Religioner av verden
2019
De mest farlige byene i USA
2019