Diamanter kan bildas i det nedre av atmosfären i planeter som Neptunus och Uranus och färdas nedåt och resultera isjättarnas magnetfält, enligt ny forskning från ett internationellt team av forskare inklusive Carnegies Alexander Goncharov och Eric Edmund. SLAC National Accelerator Laboratory-teamets resultatet kom till genom att de använde den europeiska XFEL-anläggningen för att försöka lösa långvariga meningsskiljaktigheter om temperatur- och tryckförhållandena under vilka diamanter bildas av kortlivade kolväten som de som förväntas finnas i dessa isiga kroppars atmosfär.
Även om vi inte direkt kan undersöka fysiken och
kemin som förekommer i planeters inre, kan sofistikerade laboratorietekniker visa
hur planetariska byggstenar beter sig och omorganiserar sig under de extrema
förhållanden som finns inuti dessa planeter", beskriver Edmund.
Laboratorieteknik och teoretisk datamodellering har
gett forskare en ungefärlig uppfattning om den process genom vilken diamanter
bildas från kortlivade kolvätemolekyler i isiga planeters inre. Olika
laboratorietekniker har dock gett varierande resultat vilket gör det svårt att
fastställa på vilket djup i atmosfären detta fenomen uppstår.
Denna långvariga oenighet visas mellan experiment där
man komprimerar kolväten för att få dem till extrema tryckförhållanden och
experiment som skapar dessa förhållanden genom att träffa prover med
höghastighetsprojektiler som efterliknar ett meteoritnedslag.
Forskarteamet, som leddes av SLAC:s Mungo Frost,
använde en röntgenlaser vid XFEL-anläggningen i Tyskland för att träffa ett
komprimerat prov av polystyren med ultrakorta röntgenblixtar, vilket gav en
slags "guldlocksmetod" som löser upp spänningen mellan de två
tidigare metoderna. Världens största röntgenlaser på FuXFEL genererar
ultrakorta blixtar 27000 gånger per sekund.
"Genom detta internationella samarbete har vi
gjort stora framsteg vid European XFEL och fått anmärkningsvärda nya insikter
om isiga planeter", beskriver Frost i ett uttalande.
De fann att diamantbildning observeras under tryck
som sträcker sig från 188 000 till 266 000 atmosfärer (eller 19 till 27
gigapascal) och över 2200 Celcius.
Det innebär att diamanter bildas på grundare djup än
man tidigare trott på isjätteplaneter. Eftersom det är tätare än det omgivande
materialet sjunker det djupare – ett fenomen som ibland kallas
"diamantregn" – vilket ger en extra värmekälla, vilket kan driva en konvektion
i islagret och bidra till dessa planeters komplexa magnetfält. Dessutom innebär
denna process med relativt ytlig diamantbildning från kolväten och att detta
kan inträffa även på mindre isiga kroppar, ex mini-Neptunus", beskriver
Goncharov.
Studien är publicerad
i Nature Astronomy.
Bild https://www.spacedaily.com/ med texten översatt På isjätteplaneter bildas diamanter på grundare djup än man tidigare trott. Eftersom det är tätare än det omgivande materialet sjunker det djupare – ett fenomen som ibland kallas "diamantregn" – vilket ger en extra värmekälla, vilket kan driva konvektion i islagret och bidra till dessa planeters komplexa magnetfält.
