Credit: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory

V obřích ledových planetách je diamantový déšť zřejmě běžný

Podle nové studie by diamantový déšť v nitru určitého typu exoplanet nemusel představovat nic výjimečného.

V dřívějším experimentu vědci napodobili extrémní teploty a tlaky, které se vyskytují hluboko uvnitř ledových obrů Neptunu a Uranu, a přitom poprvé pozorovali vznik diamantového deště.
Při zkoumání tohoto procesu v novém materiálu, který lépe odpovídá chemickému složení Neptunu a Uranu, vědci ze SLAC National Accelerator Laboratory (spadá pod Ministerstvo energetiky USA) a jejich kolegové zjistili, že přítomnost kyslíku zvyšuje pravděpodobnost vzniku diamantů; diamanty tedy nejspíš budou vznikat a růst v širším rozsahu podmínek, na více planetách.
Při předchozím pokusu vědci pro model nitra Neptunu a Uranu použili plast složený pouze z uhlíku a vodíku. Ledoví obři ovšem obsahují i další prvky, například velké množství kyslíku. Nový experiment proto proběhl s polyethylentereftalátem (PET), kde se poměr uhlíku, vodíku a kyslíku má blížit tomu, co předpokládáme v nitru ledových obrů.
Při experimentu vědci tenký plátek PET ostřelovali laserem. Silné laserové záblesky, které dopadly na fólii materiálu, jej na krátkou dobu zahřály na 6 000 °C a vytvořily přitom rázovou vlnu, která na několik nanosekund stlačila hmotu na tlak asi milionu atmosfér. A právě při tomto extrémním vznikly nanodiamanty.
Pokročilé analytické metody umožnily tento proces podrobněji sledovat. Rentgenová difrakce a maloúhlový rozptyl (small-angle scattering, v této práci použito údajně vůbec poprvé) zaznamenaly, jak se atomy uhlíku přeskupují do malých diamantových oblastí a jak tyto oblasti rostou až do rozměrů několika nanometrů. Přítomnost kyslíku má obecně znamenat, že nanodiamanty rostou snadněji – při nižších teplotách a tlacích, než bylo pozorováno dříve. (Poznámka: snad by se to dalo říct i tak, že materiály obsahující kyslík se snadněji rozkládaly na jednotlivé prvky?)
Autoři studie předpokládají, že diamanty v Neptunu a Uranu by byly mnohem větší než nanodiamanty vzniklé v těchto experimentech – možná by vážily až miliony karátů (Poznámka: karát = 0,2 g, takže dejme tomu kolem tuny). V průběhu tisíců let by se diamanty navíc mohly pomalu propadat vrstvami ledu a ukládat se do silné vrstvy kolem pevného jádra planety. (Působí to až poeticky, že?)
V kombinaci s diamanty by mohla vznikat i superionická voda (průvodní tisková zpráva mimochodem uvádí pro tuto fázi i označení horký černý led). Při extrémně vysokých teplotách a tlacích se molekuly vody (zřejmě/předpokládáme) přeuspořádají. Atomy kyslíku vytvářejí krystalovou mřížku, v níž volně pohybují jádra vodíku (protony). Protože jsou tato volně plovoucí jádra elektricky nabitá, superiontová voda by měla být elektricky vodivá a mohla by vysvětlovat neobvyklá magnetická pole na Uranu a Neptunu. Navíc superionická voda je silnou kyselinou.
Viz také: Pořádně kyselý superionický led

Zajímavé je, že znalosti získané při těchto pokusech by mohly najít využití i na Zemi – zefektivnit výrobu nanodiamantů, které se používají např. v medicíně (senzory, dodávka léčiv) nebo v kvantových technologiích. Pomocí laserem řízeného nárazového stlačování všudypřítomných PET plastů by výroba nanodiamantů mohla být efektivnější než při dnešních technikách (vesměs exploze větších – jistěže syntetických – diamantů nebo jiného uhlíkového materiálu). Dnešní techniky vytvářejí směs nanodiamantů různých velikostí a tvarů, technologie na bázi laserů by mohla umožnit výrobu lépe ladit/kontrolovat.
Autoři studie dále plánují provést podobné experimenty se vzorky obsahujícími navíc etanol, vodu a čpavek (další sloučeniny zřejmě se nacházející v Uranu a Neptunu); chování těchto směsí by mělo ještě realističtěji odpovídat tomu, co se může dít v nitru obřích ledových (exo)planet.

Zhiyu He et al, Diamond formation kinetics in shock-compressed C-H-O samples recorded by small-angle X-ray scattering and X-ray diffraction, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abo0617. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0617
Zdroj: SLAC National Accelerator Laboratory / Phys.org a další

Vysvětlili, jak speciální molekula chrání hlubokomořské organismy před vysokým tlakem

Trimethylamin N-oxid pod lupou. Víme, že chladomilné organismy brání své vodě ve zmrznutí pomocí různých …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close