Дождь из алмазов идёт на Нептуне и Уране

Глубоко в недрах Нептуна и Урана могут идти дожди из алмазов. Ученые в лабораторных условиях воссоздали этот необычный процесс и убедились, что он действительно возможен на практике, сообщает Nature Communications.

Гипотеза гласит, что интенсивное тепло и давление в тысячах километров под поверхностью ледяных гигантов должны расщеплять углеводородные соединения. Углерод сжимается в алмаз и опускается еще глубже к ядрам планет.

В новом эксперименте был задействован рентгеновский лазер Linac Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Он позволил провести точные измерения «алмазного дождя». Ученые обнаружили, что в определенных условиях углерод переходит непосредственно в кристаллический алмаз.

«Это исследование посвящено явлению, которое очень трудно смоделировать: взаимодействию двух элементов. Мы увидели, как два элемента отделяются, как майонез распадается обратно на масло и уксус», – отметил физик Майк Данн.

Известно, что 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 ходе эксперимента ученые воспроизвели условия внутри Нептуна на глубине около 10 000 километров. Импульсы оптического лазера сгенерировали ударные волны, которые нагрели материал (полистирол) примерно до 5000 Кельвинов (4727 градусов Цельсия) и создали давление, экививалентное давлению 250 африканских слонов на поверхность ногтя. Затем специалисты провели наблюдения при помощи рентгеновских лучей.

Это позволило им рассмотреть не только превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца – он распадается на атомы водорода, а остатков углерода практически не остается.

Результаты могут объяснить один из феноменов Нептуна. Его «внутренности» намного горячее, чем должно быть. Фактически он выделяет в 2,6 раза больше энергии, чем поглощает от Солнца.

Если алмазы, более плотные, чем материал вокруг них, падают дождем в недра планеты, они могут высвобождать гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло.

Нептун и Уран – самые малоизученные планеты Солнечной системы. Они относятся к классу ледяных гигантов, а такие тела очень распространены в Млечном Пути. По данным NASA, планеты, похожие на Нептун, встречаются в 10 раз чаще Юпитеров. Таким образом, понимание ледяных гигантов нашей Солнечной системы жизненно важно для понимания планет по всей галактике.

Источник: https://mir24.tv

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

На Нептуне идет дождь из алмазов: теперь ученые знают, как это происходит

Дождь из алмазов — такое удивительное явление происходит, как выяснили астрономы, на Нептуне и Уране. И если раньше наука ставила это явление под сомнение, то у сегодняшних астрономов есть веские доказательства. Одна из предполагаемых гипотез гласит, что в глубинных слоях Нептуна, на расстоянии в несколько тысяч километров от поверхности, очень высокие температуры и мощное давление.

Такие условия внутри ледяных гигантов согласно расчетам расщепляют углеводородные соединения. При этом углерод сжимается в алмаз и погружается еще глубже к ядрам планет.

Для проведения эксперимента исследователи использовали рентгеновский лазер Linac для наиболее точных измерений того, как должен происходить процесс «алмазного дождя». Оказалось, что углерод действительно переходит в кристаллический алмаз. Создать такую симуляцию невероятно трудно, — так считает физик Майк Данн. Он сравнил процесс с созданием майонеза в процессе наоборот — когда ингредиенты разделяются.

Нептун и Уран -плохо изученные планеты в Солнечной системе. Одна из причин — они расположены слишком далеко и только один космический зонд смог приблизиться, хотя Вояджер-2 не имел при этом долгосрочной миссии. Изучение особенностей таких планет открывают перед учеными новые детали.

Ледяные гиганты распространены в Млечном пути. Такие экзопланеты, как Нептун, по мнению исследователей NASA, встречаются во Вселенной в 10 раз чаще, чем экзопланеты, аналогичные Юпитеру. Понимание деталей ледяных гигантов нашей Солнечной системы жизненно важно для понимания планет по всей галактике. Науке известно, что атмосфера Нептуна и Урана, по большей части, состоит из водорода и гелия, в которым примешано небольшое количество метана.

Под этими слоями скрывается сверхгорячая и сверхплотная жидкость, в составе которой есть вода, метан и аммиак. Расчеты, проводившиеся тысячелетиями, продемонстрировали: при достаточном давлении и температуре метан можно разложить на алмазы, что свидетельствует о том, что алмазы могут образовываться в этом горячем плотном материале на площади этих далеких планет.

Для изучения Нептуна это открытие ученые назвали чрезвычайно важным. По их мнению, внутри планеты происходит нечто странное. Она изменяется и изучение глубинных процессов поможет выяснить, что это за изменения.

Источник: https://ekovolga.com

Ученые установили причину алмазных дождей на Уране и Нептуне

Ученые установили причину алмазных дождей на Уране и Нептуне. Они смогли воспроизвести условия внутри планет в пределах лаборатории.

Среди всех планет Солнечной системы Уран и Нептун изучены хуже всего из-за их далекого расположения от Земли. Ученым известно, что в состав их атмосферы входят водород, гелий и метан, а вокруг ядра располагается сверхгорячая, сверхплотная жидкость из воды, аммиака и метана. В ходе эксперимента выяснилось, что под воздействием достаточного давления и температуры метан способен разбиваться на алмазы, что говорит об их формировании таким же способом в жидкости вокруг ядра.

Для проверки данной гипотезы специалисты заменили метан на углеводородный полистирол. Исследователи смогли воссоздать условия на Нептуне на глубине 10 тыс. км. В результате получилось нагреть материал до 5000 Кельвинов и достичь давления равного тому, что оказывает вес 250 африканских слонов на поверхность ногтевой пластины. После этого ученые провели наблюдения при помощи рентгеновских лучей, что позволило им увидеть не только трансформацию углерода в алмаз, но и распад остальной части образца на атомы водорода.

Ранее специалисты NASA

создали

симуляцию заката, чтобы показать, как этот процесс, которому на Земле принято придавать романтическое значение, выглядит на других планетах.

Источник: https://actualnews.org

Почему на Нептуне идут алмазные дожди

Представлены новые экспериментальные данные, объясняющие причины, по которым на Нептуне и Уране могут идти дожди из алмазов.

Согласно гипотезе, высокие температура и давление в тысячах километрах под облаками этих газовых гигантов должны расщеплять углеводородные соединения. При этом углерод превращается в алмазы, которые погружаются все глубже, стремясь к ядрам планет.

В новом эксперименте использовался рентгеновский лазер Linac, который обнаружил, что углерод превращается непосредственно в алмазы. «Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень трудно смоделировать, — объяснил физик Майк Данн, не участвовавший в эксперименте. — Стало видно, как разделяются элементы, подобно тому, как майонез распадается на масло и уксус».

Нептун и Уран — две самые плохо изученные планеты Солнечной системы. Они слишком далеко. До них долетал только космический зонд Voyager 2, да и тот прошел мимо, осмотрев планеты мельком. Но газовые гиганты очень распространены в нашей галактике и поэтому их необходимо изучать. Интересный факт: экзопланет, подобных Нептуну, в 10 раз больше, чем подобных Юпитеру.

Мы знаем, что атмосферы Нептуна и Урана состоят в основном из водорода и гелия с небольшой примесью метана. Под разреженными слоями атмосферы, ближе к ядрам планет, находится сверхгорячая и сверхплотная жидкость, состоящая из воды, метана и аммиака.

Более ранние эксперименты показали, что при достаточном давлении и температуре метан может превращаться в алмазы. Точнее, алмазы могут формироваться в пределах этого горячего, плотного материала. «Теперь у нас есть очень многообещающий новый подход, основанный на рассеянии рентгеновских лучей, — говорит физик Доминик Краус. — Наши эксперименты дают важные параметры для моделирования, где раньше у нас была только одна сплошная неопределенность».

Для воссоздания условий, которые можно наблюдать внутри газовых гигантов типа Нептуна, исследователи использовали вместо метана (CH4) углеводородный полистирол (C8H8). Его нагрели и сжали, словно бы вещество находилось на глубине около 10 000 километров. Импульсы лазера генерировали ударные волны, нагревающие материал примерно до 5 000 градусов по Кельвину (4727 градусов по Цельсию), что также повышало и давление. «Мы достигли давления примерно 1,5 миллиона бар», — рассказывает Краус. В ходе эксперимента изучалось и то, как рентгеновские лучи рассеивают электроны в полистироле.

В итоге исследователи не только наблюдали превращение углерода в алмаз, но и выяснили, что происходит с остальной частью образца — он расщепляется на водород. Углерода же практически не остается. «В случае с газовыми гигантами мы теперь знаем, что углерод почти весь превращается в алмазы, и не принимает жидкую переходную форму», — говорит Краус.

Это очень важное открытие, которое может объяснить одну странность Нептуна: температура его внешних слоев гораздо выше, чем должна быть, и планета излучает в 2,6 раза больше энергии, чем ей дает Солнце.

Если алмазы опускаются к ядру планеты, то именно они могут становиться источником гравитационной энергии, которая преобразуется в тепло, генерируемое трением между алмазами и материалом вокруг них.

Источник: https://www.popmech.ru

Ученые выяснили, как внутри Нептуна образуются алмазы

Глубоко внутри Нептуна и Урана идет дождь из алмазов. Гипотеза гласит, что высокие температуры и давление расщепляют углеводородные соединения, при этом углерод сжимается в алмаз и опускается еще глубже к ядрам планет.

Нептун и Уран — самые плохо изученные планеты Солнечной системы. Проблема заключается в том, что они находятся слишком далеко. Известно, что атмосфера Нептуна и Урана состоит из водорода, гелия и метана. Под слоями атмосферы вокруг ядра планеты расположена сверхгорячая, сверхплотная жидкость из воды, метана и аммиака.

Расчеты и эксперименты показывают, что при достаточном давлении и температуре, метан может разбивается на алмазы. Это говорит о возможности формирования алмазов в пределах горячего, плотного материала возле ядра. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали вместо метана углеводородный полистирол.

Сначала они его нагрели и повысили давление для воспроизведения условий внутри Нептуна на глубине около 10 000 километров. В результате получилось произвести около 1,5 миллиона бар, что эквивалентно давлению, которое оказывает вес около 250 африканских слонов на поверхность миниатюры.

Затем исследователи измерили, как рентгеновские лучи рассеивают электроны в полистироле. Это позволило им не только наблюдать превращение углерода в алмаз, но и расщепление остальной части образца на водород.

«Теперь мы знаем, что в случае ледяных гигантов углерод почти исключительно образует алмазы, когда он отделяется, и не принимает жидкую форму», — сказал автор исследования.

Фото: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images

Наука

Светлана Белякова

Источник: http://21mm.ru

Ученые воссоздали «алмазные дожди» с Урана и Нептуна на Земле

Гипотеза гласит, что сильная жара и давление в тысячах километров ниже поверхности ледяных гигантов Нептуна и Урана должны расщеплять углеводородные соединения. Новое иследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

В новом эксперименте использовался первый в мире жесткий рентгеновский лазер на свободных электронах (LCLS, Linac Coherent Light Source), разработанный национальной ускорительной лабораторией SLAC для наиболее точных измерений того, как должен происходить этот процесс «алмазного дождя». Обнаружилось, что углерод переходит непосредственно в кристаллический алмаз.

Это исследование предоставляет данные о явлении, которое очень трудно смоделировать в вычислительном отношении.

Нептун и Уран — самые плохо изученные планеты в Солнечной системе. Они слишком далеко — только один космический зонд, Voyager 2, был рядом с ними. И то лишь для полета, а не для специальной долгосрочной миссии.

Но ледяные гиганты чрезвычайно распространены в Млечном пути. Согласно НАСА, экзопланеты, подобные Нептуну, в 10 раз более распространены, чем экзопланеты, подобные Юпитеру.

Именно поэтому понимание ледяных гигантов нашей Солнечной системы жизненно важно для понимания планет по всей галактике. И чтобы понять их лучше, ученым важно знать, что происходит под их спокойной голубой оболочкой.

Сейчас научное сообществе знает, что атмосфера Нептуна и Урана в основном состоит из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Под этими слоями атмосферы ядро планеты накрывает сверхгорячая, сверхплотная жидкость из «ледяных» материалов, таких как вода, метан и аммиак.

И расчеты, и эксперименты, на которые ушли десятилетия, показали, что при достаточных давлении и температуре метан может быть разбит на алмазы — предполагая, что алмазы могут формироваться в пределах этого горячего, плотного материала.

Во время предыдущего эксперимента в SLAC физик Доминик Краус и его команда использовали рентгеновскую дифракцию. Теперь исследователи сделали еще один шаг вперед.

Сложно копировать параметры планет-гигантов здесь, на Земле. Ученым нужно довольно интенсивное оборудование — и это это LCLS. Также необходим материал, который копирует вещества внутри гигантской планеты. Для этого команда использовала углеводородный полистирол вместо метана.

Первым шагом является нагревание и повышение давления материала для воспроизведения условий внутри Нептуна на глубине около 10 тыс. км. Импульсы оптического лазера генерируют ударные волны в полистироле, который нагревает материал примерно до 5 тыс. Кельвинов (4 727 градусов по Цельсию). Это также создает интенсивное давление.

В предыдущем эксперименте рентгеновская дифракция использовалась для исследования материала. Это хорошо работает для материалов с кристаллической структурой, но в меньшей степени для некристаллических молекул, поэтому картина была неполной. В новом эксперименте команда использовала другой метод, измеряя, как рентгеновские лучи рассеивают электроны в полистироле.

Это позволило им не только наблюдать превращение углерода в алмаз, но и то, что происходит с остальной частью образца — он расщепляется на водород. В случае ледяных гигантов мы теперь знаем, что углерод образует алмазы, когда он отделяется, что и не принимает жидкую переходную форму, заявляют ученые.

Это важно, потому что в Нептуне есть что-то действительно странное. Его внутреннее содержание намного горячее, чем должно быть; на самом деле он излучает в 2,6 раза больше энергии, чем поглощает от Солнца.

Если алмазы — более плотные, чем материал вокруг них, попадают во внутреннее пространство планеты, они могут выделять гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло, генерируемое трением между алмазами и материалом вокруг них.

Этот эксперимент показывает метод, который ученые могли бы использовать, чтобы «исследовать» внутренности других планет в Солнечной системе. Он позволит исследователям измерять различные процессы, которые в противном случае трудно воссоздать.

Например, ученые смогут увидеть, как водород и гелий, элементы, находящиеся внутри газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, смешиваются и разделяются в экстремальных условиях.

Читать также:

Источник: https://hightech.fm

Дождь из алмазов идёт на Нептуне и Уране

Ученые рассматривают газовые и ледяные гиганты нашей Солнечной системы как естественную лабораторию для физики сильно сжатого вещества при чрезвычайно высоких температурах . Но поскольку к этим запредельно далеким планетам пока не приближался ни один космический аппарат, кроме краткосрочного пролета мимо, совершенного зондом Вояджер-2, понять их структуру помогает моделирование происходящих там явлений.

Известно, что атмосферы Нептуна и Урана состоят из водорода и гелия с небольшим количеством метана, а под этими слоями атмосферы ядро планет обволакивает сверхгорячая и сверхплотная жидкость из воды, метана и аммиака.

Физики с помощью экспериментальной установки в Национальной ускорительной лаборатории Стэнфордского университета воспроизвели процесс расщепления углеродных соединений в атмосфере Нептуна и Урана.

Подтверждается высказанная гипотеза, что под воздействием давления и температур углерод превращается в кристаллические алмазы. Температура для этого процесса нужна в 4727 градусов по Цельсию, а давление физики образно сравнивают с давлением 250 слонов на ноготь большого пальца.

Наблюдая за тем, как углерод превращается в алмаз, и алмазы дождем выпадают внутрь планеты, погружаясь все глубже к ядру, ученые поняли и странную загадку Нептуна — почему его внутреннее пространство гораздо горячее, чем должно быть. Алмазы при выпадении к центру планеты своим трением высвобождают гравитационную энергию, которая преобразуется в тепло. В результате Нептун выделяет энергии в 2,6 раза больше, чем сам поглощает от далекого Солнца.

Источник: https://lentachel.ru

Смотрите видео: Что вы УВИДИТЕ, если попадете на Юпитер

Оцените статью
Добавить комментарий