Планета Сатурн известная своими красивыми сейчас становится еще более известной благодаря гипотезе ученых о том, что на этой планете идут дожди из алмазов. К такому выводу пришли американские ученые Мона Делитски и Кевин Бейнс, которые исследовали атмосферу Сатурна. Согласно их версии, дождь из алмазов на Сатурне в действительности может идти и очень часто, при этом планета не тратит никаких ресурсов, а алмазы образуются прямо в атмосфере планеты.
Такой специфичный дождь идет на Сатурне из-за его особого строения атмосферы и огромной силе тяжести , которые превращают обычный углерод в самый настоящий алмаз. знаком нам по своей экзотической погоде и постоянными грозами, и молниями. Согласно гипотезе, молнии в верхних слоях атмосферы Сатурна превращают частицы метана в углерод. После этого эти частицы метана ждет долгое падение сквозь бесконечные облака планеты.
По мере своего приближения к ядру углерод твердеет и превращается в графит, похожий на тот, что люди используют в карандашах. Это происходит, примерно, после 1 600 км. проделанного пути. Спустя еще 6 000 км. графит подвергается еще большей силе тяжести планеты и, пролетая через водородную атмосферу, превращается в алмаз. Дождь из алмазов существует еще 30 000 км., но после этого, под воздействием огромной силы тяжести и огромной температуры алмазы превращаются в капли углерода.
Если это действительно так, то на довольно низкой высоте, возможно, есть целые океаны жидкого углерода.
Дождь из алмазов на других планетах.
Удивительно, но Сатурн – это не единственная планета, которая может обладать алмазным дождем. По подсчетам ученых такими дождями могут так же обладать все газовые гиганты нашей Солнечной системы. Ученые сверили атмосферные данные Юпитера и Сатурна, а также сравнили их силу тяжести. После этого они пришли к выводу, что более благоприятные условия для создания алмазного дождя, все-таки находятся на Сатурне. У Юпитера слишком большая сила тяжести и поэтому алмазов там формируется меньше и жизненный цикл их тоже меньше, чем на Сатурне.
Размеры инопланетных алмазов.
Дождь из алмазов на Сатурне и Юпитере может идти настолько часто, что за год Сатурн формирует 1 000 тонн алмазов. Но размеры этих алмазов весьма малы. Большинство алмазов не превышают размеров в 1 мм в поперечнике, но попадаются и относительно большие алмазы около 10 см в поперечнике. Все алмазы, вероятно, имеют форму квадрата или прямоугольника.
Эти данные основаны лишь на предположении ученых, экспериментальных данных, знании о фазах превращения углерода и компьютерном моделировании условий атмосфер газовых гигантов. «Мы собрали информацию из различных источников и сделали вывод, что алмазы могут существовать в глубине атмосфер Сатурна и Юпитера», - говорит Делитски.
Но, как и у любой теории, у них есть оппоненты.Планетолог Дэвид Стивенсон говорит о том, что в атмосфере этих газовых гигантов доля метана очень мала (меньше 0.5%) и говорить о том, что такая довольно малая, относительно водорода в атмосфере, масса скорее растворится в водороде, чем достигнет таких глубин, чтобы стать алмазом. Это все равно что бросить пару кристаллов сахара в стакан воды.
Но пока официальных доказательств нет, то сказать кто тут прав невозможно. Дождь из алмазов на Сатурне и Юпитере, возможно, еще долго останется в тени, пока какая-нибудь из сторон не покажет данные, которые бы подтверждали о существовании алмазного дождя или, напротив, о том, что его и быть никак не может в таких условиях.
Не забывайте комментировать статьи, делиться ими с друзьями и подписываться на рассылку. Я буду вам очень благодарен.
Представьте себе дождь из алмазов. Звучит сказочно, правда? Будто эпизод из диснеевского мультфильма. Правда, в реальности алмазные камешки больно били бы по голове, да и места, где такие дожди происходят, довольно далеки от Земли. Например, Нептун или Уран. А если вы узнаете об условиях, в которых с неба начинают падать алмазы, то для отпуска выберете место поближе и поспокойнее.
От теории к практике
При воздействии высокого давления (и температур) на других планетах даже знакомые вещества могут вести себя очень непривычно для нас. Например, на так называемых «ледяных гигантах», как Нептун и Уран, постоянно идут самые настоящие алмазные дожди. Ученые давно теоретически рассчитали такую возможность, предполагая, что эти планеты окружены густой атмосферой и содержат относительно маленькие раскаленные ядра, покрытые мантией из горячей воды под давлением, аммиака и метановых льдов. А недавно смогли смоделировать эти условия в лаборатории.
Дело в том, что, несмотря на название «ледяные гиганты», эти планеты на самом деле очень горячие. Конечно, в верхних слоях атмосферы температура очень низкая из-за отдаленности Солнца, но чем ближе к ядру, тем под воздействием давления становится все горячее. Именно такие перепады температуры и давления приводят к тому, что выделяются водород и углерод, образующие алмазные дожди примерно на 8000 км ниже внешней поверхности атмосферы.
Небо в алмазах
Чтобы смоделировать в лаборатории условия «ледяных гигантов», ученым пришлось добиться очень высоких температур и огромных давлений. Для этого они воспользовались лазером и пластиком из водорода и углерода, который был «дублером» метановых соединений на Нептуне и Уране. В результате эксперимента, который из-за сложности модели длился доли секунды, действительно удалось получить крошечные драгоценные камни.
Но на «ледяных гигантах» при более стабильных условиях с неба падают гораздо более крупные камни, образуя целые мощные «алмазные ливни». Алмазы размером в миллионы карат медленно погружаются сквозь мантию к ядру, образуя ближе к центру планеты толстый алмазный слой. То есть сами планеты оказываются огромной оправой для драгоценных камней.
Атмосферные слои у «ледяных гигантов» такие толстые, что даже лучшие исследовательские зонды пока не могут точно показать, что же происходит на этих загадочных планетах. Одно можно сказать точно: хотите «неба в алмазах», ждите, когда до Нептуна и Урана начнут пускать регулярные рейсы.
Согласно подсчетам американских ученых на Сатурне и Юпитере могут идти градом огромные алмазы. По новым атмосферным данным газовых гигантов, углерод в своей кристаллической форме - не редкость на этих планетах. Более того, Юпитер и Сатурн содержат большие объемы этого вещества. Разряды молний превращают метан в углерод, который во время падения твердеет, превращаясь через 1 600 км в глыбы графита (наподобие того, что мы используем в карандашах), а спустя еще 6 000 км эти глыбы становятся алмазами. Последние продолжают падать еще в течение 30 000 км.
В конце концов, алмазы достигают такой глубины, что высокие температуры горячих ядер планет просто плавят их и, возможно (хотя это пока нельзя утверждать) создается море жидкого углерода, сообщили на конференции ученые.
Самые большие алмазы имеют диаметр примерно 1 см, сообщил Доктор Кевин Бэйнс (Dr Kevin Baines) из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin-Madison) и Лаборатория Реактивного Движения НАСА (Nasa"s Jet Propulsion Laboratory).
За 1 год на Сатурне создаются более 1 000 тон алмазов.
Вместе со своим соавтором Моной Делинцки (Mona Delitsky) Бэйнс обнародовал пока еще не опубликованную находку на ежегодном собрании Отделения Американского астрономического общества в области планетарных наук в Денвере, штат Колорадо.
Юпитер и Сатурн
Бэенс и Делинцки проанализировали последние прогнозы по температуре и давлению внутри Юпитера и Сатурна, а также новую информацию о поведении углерода в разных условиях.
Они пришли к выводу, что кристаллы алмаза падают особенно много на Сатурне, где в итоге плавятся из-за высокой температуры ядра. На Юпитере и Сатурне алмазы не вечны, чего нельзя сказать об Уране и Нептуне, у которых довольно низкие температуры ядер. Данные еще будут проверены, но пока сторонние специалисты по изучению планет говорят о том, что нельзя исключать возможность алмазного дождя.
Где находят алмазы на Земле
Алмазы, так же как и другие драгоценные камни находят в тех частях Земли, где для их образования существуют необходимые условия.
Месторождение алмазов нуждается в присутствии определенных веществ и явлений, включая углерод, температуру, давление и большое количество времени. Ученые из Бристольского университета в Великобритании и Института Карнеги в США обнаружили, что в формировании алмазов участвует весь Земной шар, кроме ядра.
В месторождении Жуна-5, которое находится в Бразилии, в 2010 году были найдены кристаллы, которые, вероятно образовались на глубине около 400-660 километров. За последние несколько лет ученые находили так называемые "ультраглубокие" алмазы, и места, где обнаруживали такие алмазы, были сосредоточены в разных частях света.
Стоит отметить, что до сих пор неизвестно, откуда алмазы появляются на нашей планете, и это несмотря на то, что алмаз - это один из самых востребованных минералов на нашей планете. Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить появление алмазов на Земле. Уже известно, что некоторые алмазы появились на нашей планете благодаря метеоритам (либо она сами принесли, либо способствовали появлению).
Но самая распространенная версия гласит, что львиная доля всех алмазов, все же, имеют земное происхождение - они формируются из углерода, находящегося в верхней части мантии. Главные месторождения алмазов находятся в Африке, России, Австралии и Канаде.
Согласно последним исследованиям двух планетологов, на Юпитере и Сатурне могут действительно идти алмазные дожди.
Астрономы давно задавались вопросом, могут ли высокие давления внутри планет-гигантов превратить углерод в алмаз, и хотя некоторые оспаривают такую возможность, американские ученые утверждают, что это возможно.
По их последним предположениям, в верхних слоях атмосфер Юпитера и Сатурна молнии расщепляют молекулы метана, высвобождая таким образом атомы углерода. Эти атомы могут затем сталкиваться друг с другом и формировать более крупные частицы углеродной сажи, которые могут быть обнаружены аппаратом «Кассини» в темных грозовых облаках Сатурна. Когда частицы сажи медленно опускаются через слои газообразного и жидкого водорода к твердому каменному ядру планеты, они испытывают действие все больших температур и давлений. Сажа превращается сначала в графит, а затем в твердые алмазы. Когда температура достигает 8000 °С, алмазы плавятся, превращаясь в жидкие дождевые капли.
Условия внутри Сатурна таковы, что область алмазного «града» начинается на глубине около 6000 км в атмосфере и простирается еще на 30000 км вглубь. Сатурн может содержать около 10 млн. тонн алмазов, сформированных таким способом. Большую часть составляют куски размером от миллиметра до, возможно, 10 сантиметров.
Планетологи пришли к заключению об устойчивости алмазов в недрах планет-гигантов, сравнивая недавние исследования физических условий, при которых углерод изменяет свою структуру, с моделированием изменения температуры и давления с глубиной для планет-гигантов. Тем не менее, многие ученые оспаривают данный вывод. В качестве контраргумента приводится тот факт, что метан составляет очень малую часть преимущественно водородных атмосфер Юпитера и Сатурна – всего 0.2% и 0.5% соответственно. В таких системах «термодинамика предпочитает смеси». Это означает, что даже если углеродной пыли из сажи удастся сформироваться, при своем падении в более глубокие слои она очень быстро растворится.
Когда звезда главной последовательности находится на конечном этапе своей эволюции, то в ядре прекращается реакция превращения водорода в гелий, звезда начинает остывать. Дальнейшая судьба звезды напрямую зависит от ее массы....
Титан, крупнейший спутник Сатурна, является самым далеким небесным телом, к которому прилетел гость с Земли. Эта планета заслуживает особого интереса со стороны ученых, так как имеет сложную атмосферу и озера жидких углеводородов на поверхности, а...
При помощи космического научного зонда «Кассини» впервые удалось получить снимок облака, недавно образовавшегося над южным полюсом спутника Сатурна Титана. Подобное атмосферное явление говорит о смене сезонов, статья об этом размещена на официальном...
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 ? 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" .
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.
"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. Интересно, 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.
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 () 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.