Na Neptunu prší diamanty. Konečně víme jak

10. 7. 2020 – 16:58 | Vesmír | Ladislav Loukota | Diskuze:

Na Neptunu prší diamanty. Konečně víme jak
Ilustrace zobrazující planetu Neptun při pohledu z povrchu jednoho z jeho měsíců. V pozadí je Slunce a další měsíc. | zdroj: Profimedia.cz

V atmosféře plynného obra Neptuna vznikají diamantové minerály, které se snášejí do jeho jádra. Vědci dokázali tento jev fyzikálně ověřit.

Na Zemi prší déšť. Občas padají ledové kroupy, anebo sníh. Sotva si dovedeme představit, že by to mohlo být jinak.

Jenže jinak to být může. Na Titanu prší tekutý metan, na Venuši kyselina sírová, na exoplanetě HD 189733b roztavené sklo… a na Neptunu (nejspíš i Uranu) diamanty.

Inu, jiný kraj, jiný mrav.

Stálo vám 250 slonů na palci?

"Déšť" diamantových minerálů hluboko v atmosféře plynných obrů Neptunu a Uranu způsobuje vysoký tlak.

Vědci jeho existenci už dlouho předpokládají. Předpověděli, že atmosférické podmínky štěpí uhlovodíkové sloučeniny, přičemž uhlík je stlačen do diamantové formy a klesá k jádru planety.

Tento cyklus by se mohl opakovat podobně, jako se opakuje vypařování vody a její kondenzace do deště na Zemi.

K přímému pozorování bychom potřebovali nejenom vyslat k plynným obrům novou sondu, ale také ji seslat hluboko do jejich atmosféry. Tyto světy jsou však příliš vzdálené – poslední sonda, která je navštívila, byl Voyager 2 v roce 1986. Především ale takto hlubinná mise by vyžadovala technologie, které zatím nemáme.

profimedia-0443760705 (1) Pod obrovským tlakem a za nepředstavitelně vysokých teplot se jádrech plynových planet tvoří diamantové krystaly. Na Neptunu se atomy helia mísí s molekulami metanu a vodíku (vlevo). Jak se tlak zvyšuje, molekuly metanu přecházejí do zkapalněné formy (ve středu). Při ještě vyšších teplotách a tlacích nabité atomy uhlíku tvoří vazby a rodí se diamantové krystaly (vpravo). | zdroj: Profimedia.cz

Výzkumníci se proto pokusili podmínky, které mohou vést k diamantovému dešti, vytvořit laboratorně.  V americké Národní urychlovačové laboratoři (SLAC) při svém experimentu ukázali, jak by diamanty v atmosféře Neptunu mohly vznikat. 

Atmosféra Neptunu a Uranu je složena především z vodíku a hélia s příměsí metanu. Vnější vrstvy jsou chladné, ale hlouběji v atmosféře vlivem extrémního tlaku a tření vzniká hustá forma "ledových" materiálů jako je voda, metan nebo amoniak. Právě uvnitř této "polévky", která obaluje jádro planety, již starší výzkumné práce předpovídaly vznik diamantového deště.

Vytvořit obdobné podmínky na Zemi je náročné, výzkumníci si ale pomohli náhražkou uhlíkovodíkového polystyrenu na místě metanu. Na ten s pomocí laserových pulzů aplikovali odhadované podmínky 10 tisíc kilometrů pod "povrchem" Neptunu. Ohřáli ho na skoro pět tisíc stupňů Celsia a vystavili i tlaku 1,5 milionu atmosfér.

Tento tlak přirovnali k 250 slonům stojícím na našem palci.

Zázrační plynní obři

S pomocí rentgenového laseru pak vědci měřili rozptyl elektronů v materiálu, což jim dovolilo pozorovat nejen přeměnu uhlíku na diamant, ale i další jevy uvnitř vzorku, jehož zbytek se rozštěpil na vodík.

zdroj: YouTube

"Náš výzkum demonstruje fenomén, který je zatím problematické modelovat pomocí počítačů," sdělil fyzik plazmatu Mike Dunne ze SLACu. "Smísili jsme dva různé prvky a znovu e rozdělili. Je to jako by se nám podařilo namíchat majonézu a znovu ji rozdělit na olej a ocet."

Simulace podmínek uvnitř plynných obrů však neslouží jen k prohloubení planetární geologie jiných těles, ale může mít i praktické využití.

Několik posledních let výzkumníci soupeří o to, komu se podaří vytvořit první vzorek kovového vodíku, tedy vodíku, kterých se chová jako kov a je supravodivý – proud jim protéká bez odporu už za pokojových teplot. Také ten by měl vznikat uvnitř plynných obrů.

Fyzikální pokusy tohoto druhu by tak mohly odhalit nejenom "zázraky" jiných světů, ale přinést i "zázraky" našemu světu. Například "zázrak" přenosu elektřiny bez ztrát.

Studie byla publikována v žurnálu Nature Communications.

------

Diamantové téma uzavíráme hudebním epilogem Lucy in the Sky with Diamonds (Lucie na obloze s diamanty), skladbou, jejímž hlavním autorem je John Lennon. V roce 1967 vyšla na albu Beatles Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band.

zdroj: YouTube

Nejnovější články