Ein Laborexperiment, das anhand der Bedingungen auf den beiden Planeten modelliert wurde, zeigte, dass der Hochdruck unter der Erde wahrscheinlich Diamanten erzeugt, die auf die Kerne der Planeten fallen.
PixabayEine neue Studie ergab, dass Neptun und Uranus wahrscheinlich Diamantenschauer unter ihren Oberflächen haben.
Neptun und Uranus sind die äußersten Planeten in unserem Sonnensystem und wurden oft auf die Strecke gedrängt - zumindest dann, wenn letzterer nicht als Witzbolde erwähnt wird.
Aber eine neue Studie von Wissenschaftlern hat diesen vergessenen blauen Riesen einen glamourösen Touch verliehen: Vorhersagen von Diamanten unter ihren Planetenoberflächen.
Laut Science Alert führten die Forscher ein Laborexperiment durch, das darauf hinwies, dass ein bemerkenswerter chemischer Prozess wahrscheinlich tief in der Atmosphäre von Neptun und Uranus stattfindet. Die neue Studie wurde im Mai 2020 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht .
Basierend auf Daten, die über diese Planeten gesammelt wurden, wissen Wissenschaftler, dass Neptun und Uranus beide extreme Umgebungsbedingungen haben, Tausende von Meilen unter ihrer Oberfläche, wo sie trotz ihrer kalten Atmosphäre, die sie verdient haben, eine Hitze von Tausenden von Grad Fahrenheit und starken Druck erreichen können der Spitzname "Eisriesen".
Ein Team internationaler Wissenschaftler, darunter Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory des US-Energieministeriums, führte ein Experiment durch, um die inneren Bedingungen der Planeten genau nachzuahmen und festzustellen, was in ihnen vor sich geht.
HZDR / SahneweißIllustration der Röntgenstreutechnik zur Untersuchung der Entstehung von Diamanten in Neptun und Uranus.
Angesichts des extrem hohen Drucks in beiden Planeten war die Arbeitshypothese der Gruppe, dass der Druck stark genug war, um die Kohlenwasserstoffverbindungen in den Planeten in ihre kleinsten Formen aufzuspalten, die dann den Kohlenstoff zu Diamanten härten würden.
Mit einer nie zuvor verwendeten experimentellen Technik beschlossen sie, die Diamantregen-Theorie zu testen. Zuvor hatten Forscher den Linac Coherent Light Source (LCLS) -Röntgenlaser von SLAC verwendet, um eine genaue Messung der Erzeugung von „warmer dichter Materie“ zu erhalten, bei der es sich um eine Hochdruck- und Hochtemperaturmischung handelt, von der Wissenschaftler glaubten, dass sie sich an der Kern von Eisriesen wie Neptun und Uranus.
Darüber hinaus hatten die Forscher eine Technik namens "Röntgenbeugung" verwendet, die "eine Reihe von Schnappschüssen darüber macht, wie Proben auf laserproduzierte Stoßwellen reagieren, die die extremen Bedingungen auf anderen Planeten nachahmen". Diese Methode funktionierte sehr gut mit Kristallproben, war jedoch nicht geeignet, Nichtkristalle zu untersuchen, die willkürlichere Strukturen besitzen.
In der neuen Studie verwendeten die Forscher jedoch eine andere Technik namens „Röntgen-Thomson-Streuung“, mit der Wissenschaftler die Beugungsergebnisse präzise reproduzieren und gleichzeitig beobachten konnten, wie sich die Elemente von Nichtkristallproben vermischten.
Mithilfe der Streutechnik konnten die Forscher die genauen Beugungen von Kohlenwasserstoffen reproduzieren, die sich wie in Neptun und Uranus in Kohlenstoff und Wasserstoff gespalten hatten. Das Ergebnis war die Kristallisation des Kohlenstoffs durch extremen Druck und Hitze der Umgebung. Dies würde wahrscheinlich zu einem Schauer von Diamanten führen, die 6.200 Meilen unter der Erde liegen und langsam in Richtung der Kerne der Planeten sinken.
NASATDie extremen Hitze- und Druckbedingungen im Inneren von Neptun (im Bild) wie Uranus stehen im Kontrast zu ihren eisigen Außenseiten.
"Diese Studie liefert Daten zu einem Phänomen, das sich nur schwer rechnerisch modellieren lässt: die 'Mischbarkeit' zweier Elemente oder wie sie sich beim Mischen verbinden", sagte LCLS-Direktor Mike Dunne. „Hier sehen sie, wie sich zwei Elemente trennen, wie Mayonnaise dazu zu bringen, sich wieder in Öl und Essig zu trennen.
Das erfolgreiche Laborexperiment mit der neuen Technik wird auch bei der Untersuchung der Umgebung anderer Planeten von Nutzen sein.
„Mit dieser Technik können wir interessante Prozesse messen, die ansonsten schwer nachzubilden sind“, sagte Dominik Kraus, Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, der die neue Studie leitete. "Zum Beispiel werden wir sehen können, wie sich Wasserstoff und Helium, Elemente im Inneren von Gasriesen wie Jupiter und Saturn, unter diesen extremen Bedingungen mischen und trennen."
Er fügte hinzu: "Es ist eine neue Möglichkeit, die Evolutionsgeschichte von Planeten und Planetensystemen zu untersuchen und Experimente zu möglichen zukünftigen Energieformen aus der Fusion zu unterstützen."