Oι αστρονόμοι ονομάζουν το φαινόμενο «βροχή
διαμαντιών», αλλά κανείς δεν το έχει δει ποτέ – μέχρι τώρα. A new
experiment conducted by an international team of scientists has recreated the
"diamond rain" believed to exist in the interiors of ice giants like
Uranus and Neptune. Credit: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory
Επιστήμονες
αναδημιούργησαν την «βροχή διαμαντιών» που συμβαίνει στους πλανήτες Ουρανό και
Ποσειδώνα. Χρησιμοποιώντας λέιζερ δημιούργησαν ακραίες συνθήκες στο εργαστήριο
του Stanford, επαληθεύοντας
μια από τις πιο παράξενες προβλέψεις των πλανητικών επιστημόνων.
The interior
structure of Neptune. Credit: Moscow Institute of Physics and Technology
Το
εσωτερικό των πλανητών όπως ο Ποσειδώνας ή ο Ουρανός, συνίσταται από έναν
συμπαγή πυρήνα από παχιά στρώματα «πάγου», τα οποία αποτελούνται κυρίως από
υδρογονάνθρακες, νερό και αμμωνία. Οι αστροφυσικοί θεωρούν ότι η ακραία πίεση
που επικρατεί στους πλανήτες αυτούς σε βάθος πάνω από 8000 χιλιόμετρα, διασπά
τους υδρογονάνθρακες σχηματίζοντας διαμάντια, τα οποία στη συνέχεια βυθίζονται
βαθύτερα στο εσωτερικό του πλανήτη.
Το
φαινόμενο αυτό προφανώς δεν μπορεί να παρατηρηθεί απευθείας, αλλά και κανένας
μέχρι σήμερα δεν είχε καταφέρει να το αναπαράγει στο εργαστήριο.
Στο
εργαστήριο SLAC
μπορούν να διερευνήσουν την εξαιρετικά θερμή και πυκνή ύλη που υπάρχει στο
εσωτερικό των άστρων και των γιγάντιων πλανητών. The MEC hutch of
SLAC’s LCLS Far Experiement Hall. Credit: SLAC National Accelerator Laboratory
Οι
επιστήμονες του Stanford
κατάφεραν να παρατηρήσουν το φαινόμενο σε πραγματικό χρόνο στο εργαστήριο,
εκθέτοντας έναν υδρογονάνθρακα (πολυστυρένιο) σε συνθήκες παρόμοιες με εκείνες
του Ποσειδώνα ή του Ουρανού. Το πέτυχαν καθοδηγώντας στο δείγμα του πλαστικού
δυο κρουστικά κύματα που δημιουργήθηκαν από ένα εξαιρετικά ισχυρό λέιζερ, σε
συνδυασμό με την πηγή ακτίνων Χ του SLAC (Stanford Linear
Accelerator Center). Συμπίεσαν το πλαστικό σε μια πίεση
περίπου 150 GPa (γιγαπασκάλ)
και θερμοκρασία γύρω στους 5000 βαθμούς Κελσίου. Τα διαμάντια σχηματίζονται
κυρίως την στιγμή που τα δύο κύματα επικαλύπτονται. Και δεδομένου ότι η
διαδικασία αυτή διαρκεί μόνο ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, οι ερευνητές
χρησιμοποίησαν την περίθλαση των ακτίνων Χ για να φωτογραφίσουν την διαδικασία
της δημιουργίας των διαμαντιών και των χημικών διεργασιών που εμπλέκονται. Τα
πειράματα δείχνουν ότι τα άτομα του άνθρακα συμπιέζονται έτσι ώστε να
σχηματιστούν διαμάντια μεγέθους νανομέτρου.
It’s raining
diamonds. (Image: Jeff Huang/Getty)
Βασισμένοι
σ’ αυτά τα αποτελέσματα οι ερευνητές υποθέτουν πως τα διαμάντια στον Ποσειδώνα
και στον Ουρανό είναι μεγαλύτερα και μάλλον βυθίζονται στον πυρήνα του πλανήτη
σε μια περίοδο χιλιάδων ετών.
Τα
πειράματα αυτά, εκτός από την συνεισφορά τους στην πλανητική επιστήμη, έχουν
και πρακτικές εφαρμογές. Τα νανο-διαμάντια που δημιουργούνται μπορούν να
χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτρονικά όργανα, ιατρικές διαδικασίες, ή ως κοπτικά υλικά
στην βιομηχανική παραγωγή.
