그것은 해왕성과 천왕성에서 다이아몬드를 비 웁니까?

"다이아몬드는 영원하다"는 지구상에서 가장 드문 물질 중 하나 인 다이아몬드의 극단적 인 가치를 암시하는 일반적인 말이다. 다이아몬드는 지구상에서 가장 가치있는 물질 중 하나입니다. 부분적으로는 드물게 발생하고 부분적으로 미네랄의 많은 응용으로 인한 것입니다. 지구상에서 가장 어려운 자연 발생 물질 인 다이아몬드는 시추 용 물체의 제조에서 중요한 요소입니다. 높은 가치의 다이아몬드가 있다고 생각하면 천왕성과 해왕성에서는 다이아몬드가 구름에서 비가 내리는 경우가 거의 없다는 것은 거의 생각할 수 없습니다. 이러한 시나리오는 공상 과학 영화의 대본처럼 들리지만 과학자들은 다이아몬드가 실제로 두 행성의 하늘에서 떨어지는 것을 확인했습니다. Nature Astrophysics에 발표 된 최근 보고서에 따르면 SLAC National Accelerator Laboratory의 연구원은 두 거대 얼음 거인의 맨틀에서 발견 된 극한 조건을 재현 한 후 플라스틱 조각에서 미세 다이아몬드를 형성 할 수 있다고 발표했습니다.

실험

우주의 기이 한 (또는 굉장한) 성질은 오랫동안 연구되어 왔지만, 해왕성과 천왕성에 비가 내린 다이아몬드 이론은 천체 물리학 자들 사이에서 분출되어 왔으며 일부 과학자들은이 이론을 불신하고있다. 이론의 옹호자들은 설득력있는 사실을 만들어 내지 못했다. 이 이론을 뒷받침하기 위해 수행 된 모든 실험은 압력이 초과되는 동안 온도가 5000 켈빈에 이르는 다이아몬드의 형성에 필요한 천왕성과 해왕성의 맨틀에있는 극한 조건을 연구원이 재현 할 수 없기 때문에 필요한 결과를 산출하지 못했다. 700 기가 파스칼. SLAC 국립 가속기 연구소 (National Accelerator Laboratory)의 연구자가 고출력 광학 레이저를 사용하는 거대 얼음의 극한 압력과 온도뿐만 아니라 X 선 펄스를 보내는 X 선 자유 전자 레이저를 복제 할 수 있었을 때까지 플라스틱, 폴리스티렌의 형태를 통해 초고속으로 작동합니다. 폴리스티렌은 수소와 탄소 원자로 구성된 탄화수소이며 거대한 얼음 행성에 존재하는 메탄 가스와 매우 유사한 구조를 가지고 있습니다. 연구진은 폴리스티렌을 통해 첫 번째 및 두 번째 x- 선 충격파를 보낸 후 미세한 다이아몬드가 형성되는 것을 보았습니다. 연구진은 Linac Coherent Light Source를 사용하여 나노초 (약 펨토초) 동안 지속되는 초고속 X 선 펄스를 방출했으며, 짧은 시간 내에 발생하는 공정을 기록하는 데 매우 중요했습니다. 이 연구는 Nature Astrophysics 저널의 한 판에 나중에 발표되었고 천체 물리학 자 세계를 열광으로 보냈습니다.

천왕성과 해왕성의 조건

천왕성과 해왕성은 원래 거대한 가스 거인이 아니라 얼음 거인으로 분류되었다. 이 두 행성은 태양계에서 유일하게 두 개의 거대한 얼음 거성이며 따라서 크기, 모양 및 조성이 매우 비슷합니다. 천왕성은 태양계에서 세 번째로 큰 행성이며, 해왕성은 태양계의 네 번째로 큰 행성이다. 주로 가스로 이루어져 있기 때문에이 두 행성은 태양계에서 가장 밀도가 낮은 행성 중 하나입니다. 두 행성은 외관상 푸른 색을 띠고 있으며, 해왕성은 천왕성보다 푸른 색을 띄고 있습니다. 두 행성의 대기는 매우 두껍습니다. 천왕성에서 17.2 마일, 해왕성에서 12.2 마일을 확장하며, 둘 다 구성면에서 유사하다. 수소, 메탄 및 헬륨 가스로 이루어져있다. 두 거대 얼음의 맨틀은 메탄, 물, 암모니아 등의 얼음으로 이루어져 있습니다. 두 행성의 상태는 극한에 놓여 있고 핵에 더 가까운 강도로 증가한다. 해왕성에서는 하부 구름 아래의 기압이 10 기가 파스칼만큼이나 높고 지구의 중심부에서 약 700 기가 파스칼로 증가하며 기온은 5, 400 K에 달합니다.

천왕성의 핵에서 경험 한 압력은 800 기가스카스에 달하는 것으로 추산되며 기온은 5, 000 K 정도로 추정된다. 과학자들은 두 행성의 맨틀의 조건은 메탄의 분해에 이상적이며 탄소에서 수소 원자를 분리한다고 믿고있다 원자와 궁극적으로, 행성의 핵으로 비가 오는 다이아몬드의 형성.

첫 번째 연구

태양계의 거대한 얼음 행성에서의 다이아몬드의 존재는 1981 년에 "하늘의 천왕성과 해왕성 다이아몬드의 얼음층"이라는 제목의 논문을 저술 한 유명한 학자 인 마빈 로스 (Marvin Ross)에 의해 처음 제안되었다.이 책에서, 그는 두 거대 얼음의 내부가 엄청난 양의 다이아몬드로 이루어져 있다고 말했다. 마빈 로스 (Marvin Ross)는 극단적 인 기온과 결합 된 행성 내부의 거대 대기압이 수소 원자로부터 탄소 원자를 방출하여 다이아몬드를 형성한다고 주장했다. 마빈은 충격파 압축 과정에서 메탄 가스가 포함 된 실험에 대한 그의 주장을 근거로 삼았다. Sandro Scandolo와 같은 다른 유명한 과학자들에 의해 수행 된 다른 후속 실험은 큰 압력에서 메탄 가스가 탄화수소로 변형 될 수 있으며, 설정 압력은 300 기가 파스칼 이상이 될 수 있음을 확인했다. Diamond anvil cell을 사용하는 University of California Berkeley의 과학자들은 2500 kelvins의 온도와 50 기가 파스칼의 압력에서 결과를 얻을 수있었습니다.

이러한 극단적 인 기온과 압력은 해왕성의 구름 아래 조건과 동일합니다. 지구 물리학 실험실의 과학자들은 2000 킬로 켈 (Kelvins)의 온도와 7 기가 파스칼의 압력에서 메탄의 화학적 조성을 불안정하게 만들 수있는 또 다른 실험을 수행했다. 그러나 기존의 기술이 달성 한 압력과 온도의 수준을 제한하여 과학자들이 두 거대한 행성의 내부에 존재하는 조건을 재현하지 못하게함으로써 모든 실험은 다이아몬드의 형성을 가져 오지 못했습니다. 그러나 일부 과학자들은 천왕성과 해왕성에 다이아몬드의 존재를 주장하는 이론에 회의적이었는데 행성의 대기에서 메탄 가스와 혼합 된 수소와 물의 존재는 화학 반응을 위태롭게 할 것이라고 주장했다. 다른 연구자들은 두 개의 얼음 거성에서 탄소의 농도가 가스에 가해지는 압력이나 온도의 양에 관계없이 다이아몬드의 형성을 허용 할 정도로 높지는 않다고 주장했다.