Diamond Rain on Icy Planets:Uncovering Secrets of Magnetic Fields

Η ιδέα του καλλιτέχνη για τη διαμαντένια βροχή στον Ποσειδώνα. (Πίστωση:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory)

Η Γη δεν είναι ο μόνος πλανήτης στον οποίο βρέχει. Στην πραγματικότητα, σε άλλο πλανήτη βρέχει μεθάνιο, θειικό οξύ ή ακόμα και διαμάντια.

Ο σχηματισμός βροχής με διαμάντια είναι ένα συναρπαστικό φαινόμενο που εμφανίζεται σε παγωμένους πλανήτες όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός, και πρόσφατα απέκτησε νέα κατανόηση χάρη σε μια διεθνή ερευνητική ομάδα. Νέα δεδομένα από το ισχυρό λέιζερ ακτίνων Χ στην ευρωπαϊκή εγκατάσταση λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονικών ακτίνων Χ (XFEL) στο Σένεφελντ έριξαν λίγο φως σε πολύπλοκα μαγνητικά πεδία.

Λέιζερ και διαμάντια

Προηγουμένως, επιστήμονες που χρησιμοποιούσαν λέιζερ ακτίνων Χ ανακάλυψαν ότι οι υψηλές πιέσεις στο εσωτερικό μεγάλων πλανητών αερίων θα μπορούσαν να μετατρέψουν τις ενώσεις άνθρακα σε διαμάντια. Αυτά τα διαμάντια, που σχηματίστηκαν στα ανώτερα στρώματα των πλανητών, θεωρήθηκε ότι βυθίζονται βαθύτερα στο εσωτερικό τους, μοιάζοντας με βροχή από πολύτιμους λίθους. Ωστόσο, το τελευταίο πείραμα στο Ευρωπαϊκό XFEL φαίνεται να προτείνει έναν διαφορετικό μηχανισμό.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Nature Astronomy , υποδεικνύουν ότι ο σχηματισμός διαμαντιών από ενώσεις άνθρακα ξεκινά σε χαμηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες από ό,τι υποτίθεται προηγουμένως. Αυτό σημαίνει ότι η βροχή με διαμάντια ξεκινά σε μικρότερα βάθη σε γίγαντες αερίου όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός.

Το εύρημα είναι κάτι περισσότερο από μια περιέργεια ή ένα γεγονός. Θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις, καθώς υποδηλώνει ότι η βροχή με διαμάντια θα μπορούσε να έχει σημαντικότερο αντίκτυπο στον σχηματισμό των μαγνητικών πεδίων ενός πλανήτη από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

«Η «Διαμαντένια βροχή» σε παγωμένους πλανήτες μας παρουσιάζει ένα ενδιαφέρον παζλ που πρέπει να λύσουμε», δήλωσε ο επιστήμονας της SLAC Mungo Frost, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. "Παρέχει μια εσωτερική πηγή θέρμανσης και μεταφέρει άνθρακα βαθύτερα στον πλανήτη, κάτι που θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες και τη σύνθεσή τους. Μπορεί να ξεκινήσει κινήσεις εντός των αγώγιμων πάγων που βρίσκονται σε αυτούς τους πλανήτες, επηρεάζοντας τη δημιουργία των μαγνητικών τους πεδίων."

Πολλά μέρη μπορεί να έχουν διαμαντένια βροχή

Μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή αυτής της έρευνας είναι η πιθανότητα βροχής διαμαντιών σε μικρότερους πλανήτες αερίου, γνωστούς ως «μίνι-Ποσειδώνες». Αυτοί οι πλανήτες δεν υπάρχουν στο Ηλιακό μας Σύστημα, αλλά είναι κοινοί ως εξωπλανήτες στον γαλαξία. Η ανακάλυψη ότι η βροχή διαμαντιών θα μπορούσε να συμβεί σε αυτούς τους μικρότερους πλανήτες διευρύνει την κατανόησή μας για τα πλανητικά φαινόμενα στο σύμπαν.

Για να προσομοιώσει τις συνθήκες μέσα σε αυτούς τους παγωμένους γίγαντες, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια πλαστική μεμβράνη από πολυστυρένιο ως πηγή άνθρακα. Υπό ακραία πίεση, αυτό το υλικό σχηματίζει διαμάντια, μιμούμενοι τη διαδικασία που πιστεύεται ότι συμβαίνει μέσα στους πλανήτες. Αυτό το πείραμα δημιούργησε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες που ξεπερνούσαν τους 3.992 βαθμούς Φαρενάιτ (2.200 βαθμούς Κελσίου), παρόμοιες με εκείνες μέσα στους γίγαντες αερίου.

Η διάταξη του πειράματος περιελάμβανε κύτταρα άκμονα διαμαντιού, τα οποία λειτουργούν σαν μίνι μέγγενες, συμπιέζοντας το δείγμα ανάμεσα σε δύο διαμάντια. Χρησιμοποιώντας τους παλμούς ακτίνων Χ από το Ευρωπαϊκό XFEL, οι ερευνητές μπόρεσαν να παρατηρήσουν τον σχηματισμό διαμαντιών στο κύτταρο, παρέχοντας πολύτιμες πληροφορίες για το χρόνο, τις συνθήκες και τη σειρά αυτής της διαδικασίας.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές σχεδιάζουν παρόμοια πειράματα που θα τους φέρουν πιο κοντά στην κατανόηση του πώς ακριβώς σχηματίζεται η βροχή με διαμάντια και επηρεάζει τις ιδιότητες άλλων πλανητών.

«Αυτή η πρωτοποριακή ανακάλυψη όχι μόνο εμβαθύνει τις γνώσεις μας για τους τοπικούς παγωμένους πλανήτες μας, αλλά έχει επίσης συνέπειες για την κατανόηση παρόμοιων διεργασιών σε εξωπλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα», δήλωσε ο Διευθυντής Υψηλής Ενεργειακής Πυκνότητας της SLAC, Siegfried Glenzer.