Современная наука продвинулась уже достаточно далеко в деле изучения гигантских газовых планет, таких, как Юпитер, Сатурн и Нептун. На базе собранных исследовательскими космическими аппаратами данных построены математические модели и выдвинуты некоторые теории, к примеру, теорию о том, что в атмосферах этих планет образуются алмазы, «дождь» из которых формирует своего рода алмазную корку вокруг твердого ядра планеты. К сожалению, сейчас и даже в недалеком будущем человечество не будет обладать технологиями, которые позволят проверить такие теории на практике. Поэтому единственным методом получения подтверждений различных теорий остается моделирование условий на других планетах в исследовательских лабораториях на Земле.
Одно из таких моделирований было проведено недавно учеными из Лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета. Используя возможности одного из самых мощных в мире лазеров, эти ученые смоделировали условия атмосферы Нептуна, более того, ученым удалось наблюдать за процессами формирования и выпадения алмазного «дождя». В качестве исходного материала для моделирования атмосферы газового гиганта ученые использовали полистирен, пластик, известный под названием пенопласт. Части этого пластика были помещены в камеру установки Matter in Extreme Conditions (MEC), источником энергии для которой является самый мощный рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS).
Установка MEC недавно прошла через модернизацию, теперь она за одну секунду способна 120 раз накопить и «выплеснуть» в объем своей камеры энергию из аккумуляторных батарей. При этом, энергия одного импульса может составлять от 1 до 3 мегаджоулей, а плотность энергии, сфокусированной на цели, составляет от 10^12 до 10^16 Ватт на квадратный сантиметр. Удар столь большого количества энергии по крошечной пластиковой цели приводит к кратковременному возникновению области высокого давления, при котором атомы углерода начинают формировать крошечные алмазные частицы.
Во время экспериментов ученым удалось получить алмазные частички, размером в несколько нанометров. Но с учетом краткости существования области высокого давления, при таком темпе роста на поверхность Урана и Нептуна могут падать гигантские алмазы, весом до миллиона карат.
После удачного завершения эксперимента по моделированию условий в атмосфере Нептуна, ученые планируют провести моделирование атмосфер и других гигантских планет, каждая из которых имеет свой уникальный состав. А найденные способы могут быть использованы для промышленного производства алмазных наночастиц, которые можно будет использовать в нанотехнологиях, электронике, медицине и квантовой вычислительной технике.
Источник:
