Жидкоалмазные океаны с твердыми алмазными айсбергами, вполне вероятно, плещутся и плавают на Нептуне и Уране, следует из статьи в журнале Nature Physics («Естественная физика»), адаптированной порталом Discovery News.
Исследование, основанное на первых подробных измерениях температуры плавления алмаза, установило, что при замерзании и плавлении алмаз ведет себя как вода (с плавающими поверх жидких форм твердыми формами). Эксперименты велись группой физиков из нескольких университетов США, а также из Ливерморской национальной лаборатории.
Удивительное открытие дает ученым новое понимание природы алмазов и некоторых наиболее отдаленных планет нашей Солнечной системы.
"Алмаз является относительно распространенным материалом на Земле, а его температуру плавления еще никто и никогда не измерял, - говорит исследователь Эггерт. - Вы не можете просто поднять температуру и расплавить его, вам также еще понадобится и высокое давление, из-за чего, в свою очередь, очень трудно измерить температуру".
Как известно, алмаз является невероятно жестким материалом, что само по себе делает его трудным материалом для расплава. Однако алмаз имеет еще одно качество, которое усложняет задачу измерения его температуры плавления. Алмазу «не хочется» оставаться алмазом, когда он нагревается. Когда алмаз нагревается до экстремальных температур, он физически изменяется - от алмаза к графиту.
А уже затем графит, а не алмаз растворяется в жидкости. Трюк же для ученых был в том, чтобы нагреть алмаз до того состояния, когда он превращается в графит и «удержать» его в этом состоянии.
Сверхвысокие давления ученые нашли на огромных газовых гигантах, таких как Нептун и Уран, где лишь в отдельных местах существует сверхвысокая температура и сверхвысокое давление. Эггерт и его коллеги брали несколько естественных, чистых алмазов с около одной десятой карата по весу и полмиллиметра толщиной, затем при сверхвысоких давлениях воздействовали на них лазерами.
Исследователи сжижили алмаз при давлении в 40 миллионов раз большем, чем то, что чувствует человек, когда находится на «земном» уровне моря. Потом они постепенно уменьшили температуру и давление.
Когда давление упало до примерно в 11 миллионов раз превышающего атмосферное давление на уровне моря на Земле, а температура - примерно до 50000 градусов, начали появляться твердые крупные куски алмазов. Давление падало, температура оставалась прежней, и появлялось все больше кусков алмазов.
И внезапно алмаз совершил нечто неожиданное: куски алмаза не тонули - они плавали! Микроскопические алмазные айсберги плавали в крошечном море жидкого алмаза. То есть алмаз вел себя как вода.
В твердом состоянии большинство материалов имеют более высокую плотность, нежели в жидком состоянии. Вода же является исключением из этого правила. Когда вода замерзает, лед менее плотный, чем окружающая его вода, поэтому он в ней плавает, а рыбы способны пережить зиму Крайнего Севера.
Алмазный океан должен помочь объяснить, в частности, ориентацию магнитного поля планеты, отметил исследователь Эггерт. Грубо говоря, магнитные полюса Земли совпадают с географическими полюсами. Магнитные и географические полюса на Уране и Нептуне не совпадают и фактически могут отклоняться до 60 градусов по оси север-юг.
Уран и Нептун, по разным оценкам, на 10 процентов состоит из углерода. Огромный океан жидкого алмаза в определенном месте может отклонить магнитное поле любой из этих планет с учетом их вращения.
Конечно, идея о том, что на Уране и Нептуне есть океаны жидкого алмаза - не нова, напомнил Том Даффи, планетолог из Принстонского университета. Однако новая статья в Nature Physics делает алмазные океаны все более и более реальной и доказуемой вещью, сказал Даффи.
Чтобы глубоко изучить вероятность их наличия, необходимо отправить к этим планетам космический корабль или же попытаться имитировать подобные условия на Земле. В любом случае, оба варианта требуют многолетней подготовки, дорогостоящего оборудования и условий наиболее плотных сред во Вселенной.
Уран и Нептун, по разным оценкам, на 10 процентов состоит из углерода. Огромный океан жидкого алмаза в определенном месте может отклонить магнитное поле любой из этих планет с учетом их вращения.
Конечно, идея о том, что на Уране и Нептуне есть океаны жидкого алмаза - не нова, напомнил Том Даффи, планетолог из Принстонского университета. Однако новая статья в Nature Physics делает алмазные океаны все более и более реальной и доказуемой вещью, сказал Даффи.
Чтобы глубоко изучить вероятность их наличия, необходимо отправить к этим планетам космический корабль или же попытаться имитировать подобные условия на Земле. В любом случае, оба варианта требуют многолетней подготовки, дорогостоящего оборудования и условий наиболее плотных сред во Вселенной.
