Struktur dalaman planet luar sistem suria masih menjadi misteri bagi para astronom. Dalam kes Musytari, penyiasat ruang Juno NASA membantu menyelesaikan misteri ini. Dan di makmal darat, para penyelidik telah menemui petunjuk yang membolehkan anda melihat jauh di dalam gergasi ais Neptune dan Uranus. Dan ternyata mungkin ada hujan berlian di sana.
Pasukan penyelidik antarabangsa dapat menunjukkan bahawa sebatian hidrokarbon berpecah di dalam planet ais gergasi - Neptunus dan Uranus. Ini mengubah karbon menjadi "hujan berlian".
Para saintis di Pusat Helmholtz di Dresden-Rossendorf (HZDR), bekerjasama dengan rakan-rakan Jerman dan Amerika mereka, dapat menunjukkan bahawa "hujan berlian" terbentuk di dalam raksasa ais sistem suria kita. Dengan bantuan laser sinar-X berkuasa ultra tinggi dan kemudahan lain di Stanford National Accelerator Laboratory (SLAC) di California, mereka mensimulasikan struktur dalaman gergasi angkasa. Berkat ini, para saintis dapat buat pertama kalinya dalam masa nyata untuk melihat penguraian hidrokarbon dan transformasi karbon menjadi berlian.
Inti padat yang dibalut dengan lapisan "ais" yang padat - seperti inilah struktur dalaman planet Neptunus dan Uranus. Es ruang seperti itu terdiri terutamanya dari hidrokarbon, air dan ammonia. Dan untuk waktu yang sangat lama, ahli astrofizik cenderung berfikir bahawa tekanan yang sangat tinggi, yang berlaku di sini pada kedalaman sekitar 10 ribu kilometer, menyebabkan penguraian hidrokarbon. Dalam kes ini, berlian terbentuk, yang menjunam lebih jauh ke kedalaman planet.
"Hingga kini, tidak ada yang dapat melihat curah hujan yang sangat baik dalam eksperimen langsung," kata Dr Dominik Kraus dari HZDR. Tetapi di sinilah dia dan kumpulan penyelidik antarabangsa yang dipimpinnya berjaya. "Semasa penyelidikan kami, kami meletakkan plastik khas - polistirena, yang berdasarkan campuran karbon dan hidrogen, dalam keadaan yang serupa dengan yang ada di dalam Neptunus dan Uranus."
Untuk mencapai kesan yang diinginkan, mereka mengirim dua gelombang kejutan melalui sampel, yang digembirakan dengan laser optik yang sangat kuat dalam kombinasi dengan sumber sinar-X SLAC yang disebut Linear Coherent Light Source (LCLS). Akibatnya, plastik itu dimampatkan di bawah tekanan sekitar 150 Gigapascals pada suhu sekitar 5,000 darjah Celsius. "Gelombang pertama, lemah dan lebih lambat ditakluk oleh gelombang kedua yang lebih kuat," jelas Kraus. "Dan pada saat kedua gelombang berpotongan kebanyakan berlian terbentuk."
Oleh kerana ini hanya bertahan sebentar, para penyelidik menggunakan defraksi sinar-X berkelajuan tinggi, yang memberi mereka gambaran pembentukan berlian dan proses kimia. "Eksperimen menunjukkan bahawa hampir semua atom karbon bergabung membentuk struktur berlian berukuran nanometer," kata saintis dari Dresden. Berdasarkan hasilnya, penulis kajian menunjukkan bahawa berlian di Neptunus dan Uranus membentuk struktur yang jauh lebih besar dan perlahan-lahan menetap di teras planet ini selama ribuan dan jutaan tahun.
"Dari data eksperimen yang kami terima, kami juga dapat mengumpulkan maklumat yang akan membolehkan kami memahami struktur eksoplanet dengan lebih baik," kata Kraus mengenai prospek. Untuk gergasi ruang angkasa seperti itu di luar sistem suria, para penyelidik dapat mengukur hanya dua parameter: jisim, yang ditentukan dari ayunan kedudukan bintang induknya, dan radius, yang dihasilkan oleh para astronom dari peredupan yang terjadi ketika planet bergerak di depan cakera bintang. Hubungan antara dua nilai tersebut membolehkan anda mendapatkan data awal mengenai struktur kimia, misalnya, sama ada planet ini terdiri daripada unsur ringan atau berat.
Video promosi:
"Dan proses kimia di dalam planet memberitahu kita aspek-aspek yang memungkinkan kita membuat kesimpulan mengenai sifat-sifat asas benda-benda langit ini," sambung Kraus. "Berkat ini, kita dapat memperbaiki dan memperbaiki model planet yang sudah ada dalam sains. Kajian menunjukkan bahawa pemodelan belum dapat dianggap sebagai kaedah yang tepat."
Tetapi seiring dengan pengetahuan astrofizik, eksperimen juga dapat mempunyai nilai praktikal. Sebagai contoh, nanodiamond yang terbentuk semasa eksperimen dapat digunakan untuk instrumen elektronik dan teknologi perubatan, serta bahan pemotong dalam pengeluaran industri. Setakat ini, berlian buatan dibuat menggunakan letupan. Tetapi menjadikan mereka menggunakan teknologi laser akan menjadikan pengeluaran tersebut lebih bersih dan terkawal.
Para saintis menulis mengenai hasil penyelidikan dalam artikel yang diterbitkan dalam jurnal Nature Astronomy.
