Unutarnja struktura vanjskih planeta Sunčevog sustava još je uvijek tajna astronomima. U slučaju Jupitera, NASA-ina svemirska sonda Juno pomaže u rješavanju ove misterije. A u zemaljskom laboratoriju istraživači su pronašli tragove koji vam omogućuju da pogledate duboko u ledene divove Neptun i Uran. I ispostavilo se da tamo mogu biti dijamantne kiše.
Međunarodni tim istraživača uspio je pokazati da se ugljikovodični spojevi dijele unutar divovskih ledenih planeta - Neptuna i Urana. To pretvara ugljik u "dijamantnu kišu".
Znanstvenici iz Helmholtz centra u Dresden-Rossendorfu (HZDR), u suradnji sa svojim njemačkim i američkim kolegama, uspjeli su pokazati da se "dijamantne kiše" stvaraju unutar ledenih divova našeg Sunčevog sustava. Uz pomoć rentgenskih lasera ultra velike snage i drugih postrojenja u Nacionalnom laboratoriju za akceleraciju Stanford (SLAC) u Kaliforniji simulirane su unutarnje strukture svemirskih divova. Zahvaljujući tome, znanstvenici su prvi put u stvarnom vremenu mogli promatrati razgradnju ugljikovodika i transformaciju ugljika u dijamant.
Čvrsta jezgra umotana u guste slojeve "leda" - tako izgleda unutarnja struktura planeta Neptun i Uran. Takav svemirski led sastoji se prvenstveno od ugljikovodika, vode i amonijaka. I vrlo su dugo astrofizičari bili skloni misliti da izuzetno visoki tlak, koji ovdje prevladava na dubinama od oko 10 tisuća kilometara, dovodi do razgradnje ugljikovodika. U tom slučaju nastaju dijamanti, koji zaranjaju dalje u dubinu planeta.
"Do sada nitko nije mogao promatrati tako sjajne oborine u izravnom eksperimentu", kaže dr. Dominik Kraus iz HZDR-a. Ali u tome su uspjeli on i međunarodna skupina istraživača koju je vodio. "Tijekom našeg istraživanja postavili smo poseban oblik plastike - polistiren, koji se temelji na mješavini ugljika i vodika, u uvjetima sličnim onima koji postoje unutar Neptuna i Urana."
Da bi postigli željeni učinak, kroz uzorke su poslali dva udarna vala pobuđena izuzetno snažnim optičkim laserima u kombinaciji s izvorom SLAC X-zraka nazvanim Linearni koherentni izvor svjetlosti (LCLS). Kao rezultat, plastika je komprimirana pod tlakom od oko 150 Gigapascala na temperaturi od oko 5000 Celzijevih stupnjeva. "Prvi, slabiji i sporiji val pretekao je snažniji drugi val", objašnjava Kraus. "I upravo u trenutku kada se oba vala presijeku nastaje većina dijamanata."
Budući da ovo traje samo djelić sekunde, istraživači su koristili brzu rentgensku defrakciju koja im je pružila snimku dijamanta i kemijskih procesa. "Eksperimenti pokazuju da se gotovo svi atomi ugljika kombiniraju i tvore dijamantne strukture veličine nanometara", rezimira znanstvenik iz Dresdena. Na temelju rezultata, autori studije sugeriraju da dijamanti na Neptunu i Uranu tvore znatno veće strukture i polako se naseljavaju u jezgri planeta tijekom tisuća i milijuna godina.
"Iz eksperimentalnih podataka koje smo dobili možemo također prikupiti informacije koje će nam omogućiti da bolje razumijemo strukturu egzoplaneta", kaže Kraus o izgledima. Za takve svemirske divove izvan Sunčevog sustava istraživači mogu izmjeriti samo dva parametra: masu koja se određuje iz položaja oscilacija njihove matične zvijezde i radijus koji astronomi dobivaju iz prigušivanja koje se događa kada planet prolazi ispred zvijezdanog diska. Odnos dviju vrijednosti omogućuje vam dobivanje početnih podataka o kemijskoj strukturi, na primjer, sastoji li se planet od laganih ili teških elemenata.
Promotivni video:
"A kemijski procesi unutar planeta govore nam o aspektima koji nam omogućuju donošenje zaključaka o osnovnim svojstvima ovih nebeskih tijela", nastavlja Kraus. „Zahvaljujući tome, možemo poboljšati i poboljšati planetarne modele koji već postoje u znanosti. Studije pokazuju da se modeliranje još ne može smatrati posebno preciznom metodom."
No, uz astrofizičko znanje, eksperimenti mogu imati i praktičnu vrijednost. Tako se, na primjer, nanodijamanti nastali tijekom pokusa mogu koristiti za elektroničke instrumente i u medicinskoj tehnologiji, kao i za rezanje materijala u industrijskoj proizvodnji. Do sada se umjetni dijamanti izrađuju pomoću eksplozija. No, njihova upotreba laserske tehnologije takvu će proizvodnju učiniti čišćom i kontroliranijom.
Znanstvenici su o rezultatima istraživanja pisali u članku objavljenom u časopisu Nature Astronomy.
