Na Zemi prší kapky vody. Občas padají ledové kroupy, anebo vločky sněhu. 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… Patrně nejzajímavější déšť, pokud se mu tak dá říct, se však snáší na Neptunu a Uranu.

Prší, prší jen se třpytí

„Neptun a Uran, ledoví obři obíhající Slunce vně pásu asteroidů, jsou na první pohled nevýrazné, nudné koule nezajímavých molekul. Ale pod vnějšími vrstvami těchto světů se může skrývat něco velkolepého – neustálý déšť diamantů,“ napsal astrofyzik Paul M. Sutter z Newyorské státní univerzity ve Stony Brooku a člen prestižního Institutu Flatiron v magazínu Live Science.

Tyto dvě planety sluneční soustavy se dají označit za diamantové ráje.

Přesné údaje o nitru ledových obrů nemáme, a ještě dlouho ani mít nebudeme, ale modely založené na pozorování zvenčí mnohé o útrobách Neptunu a Uranu naznačují. Třeba to, že navzdory obří atmosféře obě planety mají kamenná jádra obklopená stlačenými, pro nás exotickými, formami hmoty. A ty jsou důvodem, proč na planetách prší diamanty, upozorňuje Sutter.

Čím hlouběji do planet pronikáte, tím je jejich hmota teplejší a hustší. Matematické modelování nejvnitřnějších oblastí plášťů naznačuje, že tam panují teploty kolem 6 727 stupňů Celsia a tlaky šestmilionkrát vyšší než v zemské atmosféře.

Intenzivní tlak rozbíjí molekuly metanu a uvolňuje z nich uhlík. Ten začne vytvářet uhlíkové řetězce, které krystalizují do formy diamantů. Ani diamanty však nejsou věčné. Čím víc klesají do nitra, tím větším silám a teplotám jsou vystaveny. Diamanty se vypařují, stoupají výš do atmosféry, kde se ochladí – a vše se opakuje.

S polystyrenem i PET lahví za poznáním vesmíru

Existenci diamantových dešťů podporují nejen matematické modely, ale i laboratorní experimenty. Na Zemi můžeme krátce s pomocí laserů napodobit teplotu a tlak nitra ledových obrů.

Při jednom z pokusů s polystyrenem jako náhradou metanu, který popisuje magazín Space a ještě detailněji studie v časopisu Nature, se podařilo vytvořit nanodiamanty. Pravda, Neptun a Uran neobsahují kvanta polystyrenu, ale s plastem se v laboratoři manipuluje snáz než s metanem, jehož je na těchto planetách spousta a chová se obdobně.

„Na základě všeho, co víme o složení ledových obrů, jejich strukturách, výsledcích laboratorních experimentů a matematického modelování - diamantový déšť je reálná věc,“ píše v Live Science astrofyzik Sutter.

Tomu, že na Neptunu a Uranu se sráží uhlík za vysokého tlaku do diamantů naznačuje také výzkum v Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, University of Rostock, École Polytechnique a Stanford Linear Accelerator Center publikovaný v časopise Science Advances. Studie vzniku diamantů v prostředí materiálu, který napodobuje chemické složení Neptunu a Uranu, ukázala, že tento proces značně usnadňuje přítomnost kyslíku.

V novějším experimentu vědci k reprodukci složení planet použili PET plast. „PET má dobrou rovnováhu mezi uhlíkem, vodíkem a kyslíkem, aby simuloval aktivitu na ledových planetách,“ vysvětluje Dominik Kraus, profesor na univerzitě v Rostocku v magazínu Phys.

Nadpozemské diamanty s miliony karátů

V experimentu byl laserem nastřelen tenký plát jednoduchého PET plastu. Silné laserové záblesky, které zasáhly vzorek fóliového materiálu, jej krátce zahřály až na 6000 stupňů Celsia, a tak vytvořily rázovou vlnu, která na několik nanosekund stlačila hmotu na milionkrát vyšší než atmosférický tlak. Vědci zjistili, že pod extrémním tlakem vznikly drobné diamanty – nanodiamanty.

Výzkumníci ve své studii předpokládají, že diamanty na Neptunu a Uranu jsou mnohem větší než nanodiamanty vyrobené v experimentech – možná mají i miliony karátů.

Bude však ještě trvat dlouho, než diamantový déšť ověříme na místě. Neptun a Uran zatím navštívila jediná sonda – Voyager 2, která však kolem obou ledových obrů prolétla v uctivé vzdálenosti v letech 1986 a 1989.

Zmíněné výzkumy by nicméně mohly vést k usnadnění výroby nanodiamantů na Zemi, které mají širokou škálu aplikací v podávání léků, lékařských senzorech, neinvazivní chirurgii či kvantové elektronice.