top-slice

Небо в алмазах



Глубоко внутри Нептуна загадочные процессы генерируют тепло, которое питает погодные системы на планете. Но могут ли эти же процессы способствовать образованию дождя из бриллиантов?

Внутренний «тепловой двигатель» Нептуна производит в 1,6 раза больше энергии, чем планета получает от Солнца. Это помогает питать энергией ветры на большой высоте и сильные штормы, оказавшиеся типичными явлениями для погодной системы планеты. С учетом его размеров источник энергии Нептуна существенно мощнее, чем у Юпитера и Сатурна (у Урана, похоже, такой «двигатель» отсутствует).

АЛМАЗЫ В КОСМОСЕ
На рисунке изображено множество крошечных алмазов рядом
с горячей звездой.
Ученые полагают, что внутренняя структура Нептуна
может содержать `фабрику` по производству алмазов, которую  питает метан.
АЛМАЗЫ В КОСМОСЕ На рисунке изображено множество крошечных алмазов рядом с горячей звездой. Ученые полагают, что внутренняя структура Нептуна может содержать `фабрику` по производству алмазов, которую питает метан.




ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Теория, поясняющая существование подобных источников энергии, утверждает, что подпитываются они гравитационным сжатием внутренних слоев планеты. У Юпитера и Сатурна, состоящих из жидкого водорода и гелия, частицы более плотного материала устремляются к ядру. Это создает тепло в силу трения по мере их про-талкивания вниз через более легкий материал.

Нечто похожее, вероятно, происходит и внутри Нептуна, но на этот процесс влия-ет еще и характерный состав планеты. Нептун и Уран - ледяные гиганты, содержащие в атмосфере значительное количество метана.

Метан весит в восемь раз больше водорода и гелия, из-за чего при смешении с этими веществами под высоким давлением во внутренней структуре ледяного гиганта метан опускается вниз к ядру.

Более того, молекула метана состоит из нескольких атомов, и под высоким давлением она распадается на несколько составляющих, а именно: четыре атома водорода и один атом углерода. Атом углерода обеспечивает большую часть веса метана, а весит он в 12 раз больше атома водорода.

ГЛОССАРИЙ Молекула водорода - пара атомов водорода, связанных друг с другом; обычная форма, в которой обнаруживается чистый водород, если атомы не разбиваются какой-то энергией.

Алмазная наковальня –лабораторный прибор для изучения малых образцов веществ под огромным давлением.

Сжимая материал между плоскими поверхностями из двух алмазов, можно добиться давления до 1 млн земных атмосфер.

ГОРЯЧАЯ ТОЧКА Тепловые
изображения Нептуна показывают `горячий`
Южный полюс, через который улетучивается метан
ГОРЯЧАЯ ТОЧКА Тепловые изображения Нептуна показывают `горячий` Южный полюс, через который улетучивается метан.




ОТ МЕТАНА ДО АЛМАЗОВ

Метан составляет всего 1,5 % от общего состава верхней атмосферы Нептуна, однако считают, что во внутренней структуре планеты он сконцентрирован в гораздо большем количестве. На глубине свыше 3000 км метан сжат до жидкой формы. На еще большей глубине давление становится настолько высоким, что атомы метана расщепляются на составляющие их водород и углерод. Именно этот углерод в конце концов сжимается в затвердевшие алмазные кристаллы.

Именно углерод оседает на ядра этих планет-гигантов. В 1981 году Марвин Росс из Аиверморской национальной лаборатории им. Аоуренса в Калифорнии сделал поразительное предположение: а что если сжатый углерод внутри Нептуна ведет себя так же, как углерод под давлением на Земле, атомы которого связываются до образования кристаллической формы, более известной как алмаз?



ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Алмаз - самое твердое из всех известных веществ благодаря решетчатой структуре химических связей, которые образуются между атомами углерода под мощным давлением. На Земле он формируется, как правило, в подземных углеродных отложениях, таких как угольные пласты. Но могут ли процессы внутри такой планеты, как Нептун, оказывать столь же мощное давление и концентрировать атомы углерода в маленьком пространстве? Недавние лабораторные эксперименты показали, что такое возможно. В 1999 году группа специалистов Калифорнийского университета под руководством профессора Раймона Жанло успешно произвела сжатие метана под давлением, составлявшем примерно десятую часть силы давления внутри Нептуна. Результаты оказались впечатляющими. Эти бесцветные образцы жидкого метана стали темными, поскольку внутри образовались микроскопические алмазы. Сформировавшиеся в алмазной наковальне эти частицы испарились, как только были выпущены из «заточения». Однако в атмосфере Нептуна, находящейся под давлением, такое осво-бождение невозможно.

Слои аккумулированных частиц могут превратиться в более крупные кристаллы, которые, вероятно, покрывают все ядро, образуя навеки недоступные поля алмазов.

Серия. "Солнечная система" 2013 N36

<< Назад Вперёд >>

Читайте по это же теме: