На сатурне идут дожди из алмазов


Если человек когда-нибудь доберётся до крупнейших планет Солнечной системы — Юпитера и Сатурна, то собственными глазами сможет увидеть "небо в алмазах". Согласно последним исследованиям планетологов, на газовых гигантах идут алмазные дожди.

Исследователи инопланетных миров давно задаются вопросом: может ли высокое давление внутри гигантских планет превращать углерод в алмазы? Планетологи Мона Делитски (Mona Delitsky) из калифорнийской компании Specialty Engineering и Кевин Бейнс (Kevin Baines) из университета Висконсина в Мэдисоне подтвердили давние предположения своих коллег.

Согласно модели, построенной по наблюдениям астрофизиков, когда разряд молнии появляется в верхних слоях атмосферы газовых гигантов и затрагивает молекулы метана, то высвобождаются атомы углерода. Эти атомы в большом количестве соединяются друг с другом, после чего начинают длительное путешествие к каменному ядру планеты. Эти "сборища" атомов углерода представляют собой довольно массивные частицы, то есть по сути представляют собой сажу. Вероятнее всего, именно их увидел аппарат "Кассини" в составе тёмных туч Сатурна.


Частицы сажи медленно спускаются к центру планеты, минуя последовательно все слои её атмосферы. Чем дальше они проходят сквозь слои газообразного и жидкого водорода к ядру, тем большее давление и нагрев испытывают. Постепенно сажа сжимается до состояния графита, а затем преобразуется в ультраплотные алмазы. Но на этом испытания не заканчиваются, инопланетные драгоценные камни нагреваются до температуры 8 тысяч градусов по Цельсию (то есть достигают температуры плавления) и падают на поверхность ядра в виде жидких алмазных капель.

Если и есть алмазы на Сатурне, их лучше оставить там (фото Kim Alaniz/Flickr).

"Внутри Сатурна наблюдаются подходящие условия для града из алмазов. Наиболее благоприятная зона находится на отрезке, начиная с глубины в шесть тысяч километров и заканчивая глубиной в 30 тысяч километров. По нашим расчётам Сатурн может содержать до 10 миллионов тонн этих драгоценных камней, при этом большинство из них не более миллиметра в диаметре, но есть и образцы диаметром около 10 сантиметров", — говорит Бейнс.

В связи с новым открытием планетологи предложили интересную идею: на Сатурн можно отправить робота, который будет собирать капли "драгоценного" дождя.


тересно, что это исследование является своеобразным повторение сюжета научно-фантастической книги "Инопланетные моря" (Alien Seas), согласно которому в 2469 году на Сатурне будут собирать алмазы для строительства корпуса добывающего судна, которое отправится к ядру планеты и будет собирать гелий-3, необходимый для создания термоядерного топлива.

Мысль заманчивая, но учёные предупреждают: алмазы стоит оставить на Сатурне, чтобы предотвратить финансовый хаос на Земле.

Делитски и Бейнс заключили, что алмазы будут оставаться стабильными внутри гигантских планет. К такому выводу они пришли в результате сравнительного анализа последних астрофизических исследований. Эти работы экспериментально подтвердили конкретные температуры и уровень давления, при которых углерод принимает различные аллотропные модификации, такие как твёрдый алмаз. Для этого учёные моделировали условия (прежде всего температуру и давление) в разных слоях атмосфер гигантских планет.

"Мы собрали результаты нескольких исследований и пришли к выводу, что алмазы действительно могут падать с небес Юпитера и Сатурна", — утверждает Делитски.

Необходимо учитывать, что до тех пор, пока некое открытие не подтвердится результатами наблюдений или экспериментов, оно так и останется на уровне гипотезы. Пока модели формирования алмазных капель на газовых гигантах ничто не противоречит. Однако коллеги Бейнса и Делитски высказали свои сомнения о правдоподобности описанной ныне модели.


Иллюстрация к научно-фантастической книге "Инопланетные моря": робот собирает алмазы на Сатурне (фото Springer 2013).

Так, Дэвид Стивенсон (David Stevenson), планетолог из Калифорнийского технологического института, утверждает, что Бейнс и Делитски неверно использовали в своих расчётах законы термодинамики.

"Метан составляет очень малую долю водородной атмосферы Юпитера и Сатурна — 0,2% и 0,5% соответственно. Думаю, там происходит процесс, похожий на растворение в воде соли и сахара при высоких температурах. Даже если бы вы напрямую создали углеродную пыль и поместили её в верхние слои атмосферы Сатурна, то она бы попросту растворилась во всех этих слоях, стремительно опускаясь к ядру планеты", — утверждает Стивенсон, не принимавший участия в исследовании.

Похожей работой занимался несколько лет назад физик Лука Гирингелли (Luca Ghiringhelli) из Института имени Фрица Габера. К выводам Бейнса и Делитски он также отнёсся скептически. В своей работе он исследовал Нептун и Уран, которые намного богаче углеродом, чем Сатурн и Юпитер, но даже их углерода недостаточно для формирования кристаллов атом за атомом.


Коллеги Бейнса и Делитски советуют им продолжить своё исследование, дополнив модель большим количеством реальных данных и результатами наблюдений.

Доклад об открытии Делитски и Бейнса (PDF-документ) прозвучал на заседании Отделения Американского астрономического общества в области планетарных наук (AAS Division for Planetary Sciences), которое проходит в Денвере с 6 по 11 октября 2013 года.

Также по теме:
В дождях на Сатурне обвинили его кольца
Космическое богатство: ученые нашли алмаз вдвое больше Земли
Астрономы открыли алмазную планету в пять раз больше Земли
В гигантской метеоритной воронке найдены алмазы
Обнаружена экзопланета, на которой идёт силикатный снег

Источник: www.vesti.ru

Если космонавты когда-нибудь доберутся до пятой от Солнца планеты, то они станут свидетелями потрясающего пейзажа – дождя из различных форм и размеров алмазов. Именно к такому выводу пришли американские планетологи из университета Висконсина. Как на Юпитере образуются столь драгоценные осадки и сколько богатства таят недра планеты?

Недружелюбный гигант


Юпитер – самая крупная планета в нашей Солнечной системе, отличающаяся совершенно непригодными для жизни условиями, ураганными ветрами в атмосфере, колоссальной гравитацией и отсутствием твердой поверхности.

Это газовый гигант, который в большей степени состоит из водорода и гелия, в меньшей степени – из метана, аммиака, сероводорода и воды. Газовая оболочка без четкой разделительной черты переходит в бескрайний океан расплавленного металлического водорода. Ядро гиганта может быть как в жидком, там и в твердом состоянии.

Любопытство представляет нижний слой атмосферы. Он охлажден до −130 °C и богат жидкой водой в виде мельчайших капель. Ученые предположили, что здесь могла бы образоваться водно-углеводородная форма жизни, с организмами размером с земной город-миллионник.

Погружаясь вглубь планеты, температура вырастает до +20 000 °C с атмосферным давлением до 4000 ГПа.

Нужно отметить, что с Земли видны лишь несколько слоев атмосферы, которые скрывают Юпитер плотными непрозрачными газовыми облаками. Поэтому о том, что происходит в глубине планеты, исследователи могут только предполагать, основываясь на законах физики. В сущности, алмазные дожди стали именно таким предположением.

Драгоценный дождь

Учитывая вышеуказанные условия, планетологи Мона Делитски и Кевин Бейнс в 2013 году высчитали модель преобразования газа метана в алмаз.

Дело в том, что на Юпитере беспрестанно бушуют мощные штормы. Образовавшиеся в них молнии высвобождают из молекул метана атомы углерода. Те, в свою очередь, в больших объемах объединяются друг с другом, после чего медленно падают вглубь планеты.


Эти несанкционированные собрания атомов являются обычной сажей – продуктом неполного сгорания, после встречи с молнией. Чем глубже эта сажа опускается, тем большее давление и нагрев она испытывает, пока, в какой-то момент, не преобразуется в графит, схожий с графитом в наших земных карандашах.

При давлении более 100 000 атмосфер и температуре 1600 градусов графит превращается в алмаз. Однако, на этом его путешествие не заканчивается. Ввиду отсутствия твердой поверхности на Юпитере, падать алмазу приходится до самого ядра планеты.

Пролетев 30 000 км и попав в зону, где температура подскакивает до 8 000 °C, алмаз начинает таять, падая на ядро, если оно все-таки твердое, в виде алмазных капель (жидкого углерода). Общий путь от сажи до алмазной капли достигает 52 000 км.

Надо сказать, что в таком преобразовании нет ничего не обычного. Точно также люди создают искусственные алмазы прямо на Земле. Это химическое осаждение алмазов из газовой фазы – CVD-алмазы.

Согласно такой модели размер алмазов варьируется от одного миллиметра до 10 сантиметров в диаметре. Каждый год выпадает до 1 000 тонн таких осадков.

К слову, Юпитер не единственный гигант, обладающий такими запасами алмазов. Подобная картина наблюдается в Сатурне – тоже газовом гиганте. А вот на братьях Юпитера Уране и Нептуне алмазных дождей почему-то нет. Хотя объем метана у них ничуть не меньше.


Люди, которые не верят в сказки

Открытие планетологов породило разного рода фантазии, где люди в далеком будущем смогут добывать алмазы для нужд Земли. Технически, человечество может сделать это даже сейчас. Но эти фантазии навсегда останутся фантазиями, поскольку такие алмазы вызовут финансовый хаос на Земле.

А вот Дэвид Стивенсон – планетолог из Калифорнийского технологического института, раскритиковал своих коллег, считая, что они неверно применили законы термодинамики и, алмазных дождей на Юпитере быть не может.

Исследователь заявил, атомы углерода не успеют преобразоваться в графит, а вместо этого растворятся в водороде подобно сахару в воде. Другой физик Лука Гирингелли поддержал Стивенсона. По его мнению, объема углерода на Юпитере не достаточно для алмазных осадков.

Как бы то ни было, большинство специалистов оказались на стороне Мона Делитски и Кевина Бейнса. Поэтому можно считать, что алмазные дожди все-таки идут, но увидеть мы их, никогда не сможем.

Источник: ucrazy.ru

Выражение «небо в алмазах» может оказаться не просто иносказанием, считают ученые. Планетологи Мона Делитски и Кевин Бейнс представили аргументы в пользу того, что высокое давление внутри планет-гигантов может превратить углерод в алмаз.


Согласно предложенному сценарию, молнии в верхних слоях атмосферы газовых гигантов разбивают молекулы метана, высвобождая углерод, который собирается в частицы сажи. Космический аппарат Cassini заметил такие частицы внутри грозовых облаков Сатурна. Углерод, погружающийся все глубже в атмосферу планеты, минует уплотняющиеся слои газообразного и жидкого водорода и приближается к твердому ядру планеты, подвергаясь все большему давлению. Сажа превращается в графит, а затем — в алмаз. При температуре около 8000 °C алмаз плавится, образуя капли.

На Сатурне, начиная от 6000 км от внешней границы атмосферы и еще на 30 000 км вглубь, есть все условия для алмазного «града», говорит Бейнс. По его оценкам, на Сатурне может быть около 10 млн тонн алмазов, сформировавшихся таким образом, причем большинство из них не крупнее 1 мм в поперечнике. Однако могут встречаться и настоящие «булыжники» — алмазы величиной до 10 см.

Предположения ученых основываются на экспериментальных данных, описывающих фазовые превращения углерода, и моделировании условий внутри атмосфер газовых гигантов. «Мы собрали информацию из различных источников и сделали вывод, что алмазы могут существовать в глубине атмосфер Сатурна и Юпитера», — говорит Делитски.


Однако у Бейнса и Делитски есть оппоненты, которые приводят вполне весомые возражения. Планетолог Дэвид Стивенсон говорит, что в подобных системах нельзя пренебрегать термодинамикой. Доля метана в атмосферах Сатурна и Юпитера, состоящих преимущественно из водорода, очень мала — 0,2% и 0,5% соответственно. Термодинамика систем с таким разбавлением, по мнению Стивенсона, будет способствовать растворению. Как пара кристалликов сахара или соли в стакане воды, сажа скорее растворится в атмосфере планеты, чем опустится до тех глубин, где сможет превратиться в алмаз.

Физик Лука Гирингелли, занимавшийся моделированием подобных процессов для Урана и Нептуна, также скептически относится к представленным данным. Он показал, что концентрация углерода на этих планетах (кстати, в несколько раз более богатых этим элементом, чем Сатурн и Юпитер) недостаточна, чтобы построить алмаз «с нуля», атом за атомом. Конечно, появление алмаза из уж сформировавшихся хлопьев сажи — совсем не тот же самый процесс, но Гирингелли говорит, что говорить об «алмазных дождях» на Сатурне несколько преждевременно.

Что ж, финансисты пока могут не беспокоиться: в ближайшие столетия инопланетные алмазы вряд ли обрушат наши земные рынки.

По сообщению

Источник: www.PopMech.ru


На сатурне идут дожди из алмазов

ФОТО: Википедия

На сатурне идут дожди из алмазов

На газовых гигантах — Юпитере и Сатурне — могут идти дожди из очень крупных алмазов, полагают астрофизики. Специалисты рассчитали, что условия на двух самых крупных планетах Солнечной системы — мощное давление и крайне высокая температура в их недрах — подходят для образования и выпадения в виде осадков минералов высочайшей твердости, пишет The Telegraph.

Как следует из доклада ученых, сначала при бурях в верхних слоях атмосферы частицы углерода превращаются в графит, а тот, в свою очередь, попадая в нижние слои атмосферы, преобразуется в небольшие алмазы. Далее алмазная материя движется в глубины гигантов, по направлению к ядру, превращаясь уже в жидкость, которая затем поднимается обратно в атмосферу, где преобразуется в гигантские алмазы.

"На Юпитере и Сатурне могут идти дожди из алмазов, могут даже существовать целые алмазные океаны", — заявил один из авторов исследования, доктор Кевин Бейнс из Университета Висконсин-Мэдисон. Он отметил, что ранее считалось, что алмазы могут образовываться подобным образом лишь в недрах Урана и Нептуна.

В прошлом году американо-французская группа астрономов заявила, что обнаружила в созвездии Рака планету, по массе превышающую Землю в восемь раз, и покрытую не водой или гранитом, а слоями графита и алмазов. Двумя годами ранее на сравнительно небольшом удалении от Солнечной системы нашли планету-гигант, которая состоит из чистого углерода.

Источник: utro.ru

Аппарат Юнона на фоне Юпитера (иллютстрация). Источник: NASA
Аппарат Юнона на фоне Юпитера (иллюстрация). Источник: NASA

В августе 2011 года НАСА запустило в космос аппарат под названием Юнона для изучения Юпитера, его атмосферы, а также поиска ответа на вопрос, есть ли у планеты твердое ядро. В 2013 году, когда зонд был еще только в середине пути, на ежегодном собрании подразделения планетарных наук Американского астрономического общества состоялось нашумевшее выступление двух ученых. Доктор Кевин Бэйнс и Мона Делитски озвучили очень смелую идею о том, что каждый год на Юпитере выпадают тысячи тонн самых настоящих алмазов. И мысль эта совсем не так безумна, как может казаться на первый взгляд.

Для начала давайте вспомним, о том, как именно формируются на Земле алмазы. Мы знаем, что это происходит при крайне высоких температурах (около 900–1300 °С) и под огромном давлением (45 000–60 000 атмосфер). Эти условия достигаются на глубине 100 и более километров под землей. И не было бы ошибкой предположить, что если бы они были такими же, например, на вершине горы, — то и там тоже могли бы рождаться алмазы.

Неограненный алмаз
Неограненный алмаз

А теперь вернемся к далекому Юпитеру, где в верхних слоях атмосферы множественные разряды молний превращают газ метан в сажу — она же углерод. Сажа начинает падать вниз и, чем дальше, тем больше становится давление. По словам Бэйнса, примерно после 1500 километров, сажа превращается в графит — тот самый, что используется в простых карандашах. Когда падение продолжается еще около 5000 километров, давление и температура вырастают настолько, что происходит волшебное превращение графита в алмаз.

На вопрос о том, какого же размера бывают алмазы на Юпитере, Кевин Бэйнс сказал, что камни, скорее всего не превышают 1 сантиметра в диаметре — «достаточно большие, чтобы украсить кольцо, но они, конечно, будут неограненными».

Из-за того, что Юпитер состоит из газа, температура которого намного выше, чем в ядре нашего Солнца, дальнейший путь прекрасного алмаза оказывается совсем не долгим, как, впрочем, и не веселым. Преодолев еще 32 000 километров к центру планеты, камни превращаются в море жидкого углерода.

Возможно, именно так выглядят облака на Юпитере (иллюстрация). Источник: Victor Habbick Visions/Science Photo Library
Возможно, именно так выглядят облака на Юпитере (иллюстрация). Источник: Victor Habbick Visions/Science Photo Library

После того, как он достигает такой глубины, давление и температура становятся просто чудовищными, так что для алмаза нет ни единого шанса остаться твердым.

доктор Кевин Бэйнс

Конечно, у такой невероятной теории нашлось множество противников, и скептики упирали на то, что невозможно с уверенностью утверждать, что же на самом деле творится на Юпитере. Впрочем, 5 июля Юнона достигла планеты, и кажется, мы вот-вот узнаем о том, какова же она на самом деле, и идут ли на Юпитере алмазные дожди.

Источник: jewellerymag.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.