Čo sa deje vo vnútri planét ako je Neptún a Urán? Aby sme sa to dozvedeli, medzinárodný tím vedcov uskutočnil pozoruhodný experiment, ktorý zároveň ukázal nový spôsob výroby nanodiamantov, ktoré sú potrebné napríklad vo vysokokvalitných kvantových senzoroch. Na tému upozornil portál EurekAlert.

Nanodiamanty z plastu

O tom, že podmienky vo vnútri tak obrovských planét sú nanajvýš extrémne, snáď netreba ani písať. Teplota tu dosahuje niekoľko tisíc stupňov Celzia a tlak je miliónkrát vyšší, ako v zemskej atmosfére.

HZDR / Blaurock

Hoci ide skutočne o extrémne podmienky, na malú chvíľu ich dokážeme simulovať aj v laboratóriách na Zemi.

Príkladom je nová štúdia publikovaná v žurnále Science Advances, kde skupina vedcov „strieľala“ laserom na tenký film, vďaka čomu sa zohrial až na 6000 °C. Okrem toho ním prešla rázová vlna, ktorá daný materiál na niekoľko nanosekúnd stlačila miliónnásobkom atmosfetického tlaku.

Vďaka tomu sa vedcom podarilo zistiť, že prítomnosť kyslíka zvyšuje pravdepodobnosť tvorby diamantov a taktiež možnosť ich tvorby a rastu v širšom rozsahu podmienok a na viacerých planétach, ako sa doposiaľ predpokladalo, píše portál Phys.

Štúdia poskytuje ucelenejší obraz o tom, ako vzniká „dážď diamantov“ na iných planétach, ale tiež popisuje nový spôsob výroby nanodiamantov.

Ako objasňuje jeden z autorov štúdie Dominik Kraus, v minulosti sa na tieto experimenty používali uhľovodíkové filmy, ktoré však umožňovali iba čiastočne simulovať vnútro planét. Dôvod mal byť ten, že ľadové obry neobsahujú len uhlík a vodík, ale tiež veľké množstvo kyslíka.

Z tohto dôvodu vo svojich experimentoch vedci využili PET plasty, ktoré podľa nich majú „ten správny“ pomer, respektíve vhodnú rovnováhu medzi uhlíkom, vodíkom a kyslíkom pre simulovanie vnútra spomínaných planét.

Samozrejme, bez výkonného röntgenového laseru LCLS (Koherentný zdroj svetla Linac), ktorý je v skutočnosti urýchľovačom častíc, ktorého lúč je nasmerovaný cez niekoľko striedavých magnetov, vďaka čomu vyprodukuje röntgenové žiarenie, by tento experiment stratil svoje čaro.

O jeho nástupcovi, ktorý je označovaný za najjasnejší laser v histórii sme písali v samostatnom článku.

Metóda röntgenovej difrakcie potom umožnila sledovať, ako sa atómy materiálu preskupujú do malých „diamantových oblastí“, a metóda malouhlového rozptylu ukázala ich veľkosť.

Ukázalo sa, že oblasti mali veľkosť niekoľko nanometrov a vďaka prítomnosti kyslíku v materiáli, dokázali nanodiamanty rásť pri nižšom tlaku a teplote, ako naznačovali predchádzajúce výskumy.

„Účinok kyslíka urýchlil štiepenie uhlíka a vodíka a tým podporil tvorbu nanodiamantov,“ uvádza Kraus.

Olivier Bonin/SLAC National Accelerator Laboratory

Dážď diamantov je častejší, než sme mysleli

Samozrejme, diamanty na Neptúne a Uráne budú oveľa väčšie, ako tie, ktoré vznikli v spomínanom experimente. Ako ďalej objasňuje fyzik, diamantový dážď je úplný iný, ako bežný dážď na Zemi.

Podľa dostupných informácií dážď diamantov vzniká po povrchom planét, kde sa nachádza „horúca a hustá kvapalina“, pričom diamanty postupne klesajú k skalnatému jadru. V priebehu tisícok rokov diamanty klesnú o viac ako 10 000 kilometrov až napokon vytvoria okolo pevného planetárneho jadra stovky kilometrov hrubú vrstvu, upozorňuje portál ScienceAlert.

Freepik

Vzhľadom na to, že planéty podobné Neptúnu a Uránu sa považujú za najbežnejšie vo vesmíre, výsledky ukazujú, že dážď diamantov môže prebiehať v celom vesmíre a za menej extrémnych podmienok, ako sme sa domnievali.

Okrem toho sa výskumníci domnievajú, že pri experimente prišli do kontaktu s tzv. superiónovou vodou, ktorá by mohla pomôcť pri vytváraní magnetického poľa ľadových obrov. Treba však podotknúť, že zatiaľ sa prítomnosť superiónovej vody v nanodiamantoch s určitosťou dokázať nepodarilo.