Struktur internal planet luar tata surya masih menjadi misteri bagi para astronom. Dalam kasus Jupiter, pesawat luar angkasa Juno NASA membantu memecahkan misteri ini. Dan di laboratorium terestrial, para peneliti telah menemukan petunjuk yang memungkinkan Anda untuk melihat jauh ke dalam raksasa es Neptunus dan Uranus. Dan ternyata bisa terjadi hujan intan di sana.
Sebuah tim peneliti internasional mampu menunjukkan bahwa senyawa hidrokarbon membelah di dalam planet es raksasa - Neptunus dan Uranus. Ini mengubah karbon menjadi "hujan berlian".
Para ilmuwan di Helmholtz Center di Dresden-Rossendorf (HZDR), bekerja sama dengan rekan Jerman dan Amerika mereka, mampu menunjukkan bahwa "hujan berlian" terbentuk di dalam raksasa es di tata surya kita. Dengan bantuan laser sinar-X berkekuatan sangat tinggi dan fasilitas lainnya di Stanford National Accelerator Laboratory (SLAC) di California, mereka mensimulasikan struktur internal raksasa luar angkasa. Berkat ini, untuk pertama kalinya para ilmuwan dapat secara real time mengamati dekomposisi hidrokarbon dan transformasi karbon menjadi intan.
Inti padat, terbungkus dalam lapisan padat "es" - seperti inilah struktur internal planet Neptunus dan Uranus. Es ruang angkasa seperti itu terutama terdiri dari hidrokarbon, air, dan amonia. Dan untuk waktu yang sangat lama, ahli astrofisika cenderung berpikir bahwa tekanan yang sangat tinggi, yang terjadi di sini pada kedalaman sekitar 10 ribu kilometer, mengarah pada dekomposisi hidrokarbon. Dalam hal ini, berlian terbentuk, yang terjun lebih jauh ke kedalaman planet.
“Sampai sekarang, belum ada yang bisa mengamati curah hujan yang begitu cemerlang dalam percobaan langsung,” kata Dr. Dominik Kraus dari HZDR. Tetapi dalam hal inilah dia dan kelompok peneliti internasional yang dipimpinnya berhasil. "Dalam penelitian kami, kami menempatkan bentuk khusus dari plastik - polistiren, yang didasarkan pada campuran karbon dan hidrogen, dalam kondisi yang mirip dengan yang ada di dalam Neptunus dan Uranus."
Untuk mencapai efek yang diinginkan, mereka mengirimkan dua gelombang kejut melalui sampel, yang didorong oleh laser optik yang sangat kuat dalam kombinasi dengan sumber sinar-X SLAC yang disebut Sumber Cahaya Koheren Linear (LCLS). Alhasil, plastik tersebut terkompresi di bawah tekanan sekitar 150 Gigapascal pada suhu sekitar 5.000 derajat Celcius. “Gelombang pertama, yang lebih lemah dan lebih lambat diambil alih oleh gelombang kedua yang lebih kuat,” jelas Kraus. "Dan pada saat kedua gelombang berpotongan itulah sebagian besar berlian terbentuk."
Karena ini hanya berlangsung sepersekian detik, para peneliti menggunakan defraksi sinar-X berkecepatan tinggi, yang memberi mereka gambaran tentang pembentukan berlian dan proses kimiawi. "Percobaan menunjukkan bahwa hampir semua atom karbon bergabung menjadi struktur berlian berukuran nano," ilmuwan dari Dresden menyimpulkan. Berdasarkan hasil, penulis penelitian menunjukkan bahwa berlian di Neptunus dan Uranus membentuk struktur yang jauh lebih besar dan perlahan mengendap di inti planet selama ribuan dan jutaan tahun.
“Dari data percobaan yang kami terima, kami juga dapat mengumpulkan informasi yang memungkinkan kami untuk lebih memahami struktur exoplanet,” kata Kraus tentang prospeknya. Untuk raksasa luar angkasa seperti di luar tata surya, para peneliti hanya dapat mengukur dua parameter: massa, yang ditentukan dari osilasi posisi bintang induknya, dan radius, yang diperoleh astronom dari peredupan yang terjadi saat planet transit di depan cakram bintang. Hubungan antara kedua nilai tersebut memungkinkan Anda untuk mendapatkan data awal tentang struktur kimianya, misalnya, apakah planet tersebut terdiri dari unsur ringan atau berat.
Video promosi:
"Dan proses kimia di dalam planet memberi tahu kita aspek-aspek yang memungkinkan kita menarik kesimpulan tentang sifat dasar benda langit ini," lanjut Kraus. “Berkat ini, kami dapat meningkatkan dan menyempurnakan model planet yang sudah ada dalam sains. Studi menunjukkan bahwa pemodelan belum dapat dianggap sebagai metode yang sangat akurat."
Namun seiring dengan pengetahuan astrofisika, eksperimen juga dapat memiliki nilai praktis. Jadi, misalnya, nanodiamond yang terbentuk selama eksperimen dapat digunakan untuk instrumen elektronik dan teknologi medis, serta bahan pemotongan dalam produksi industri. Selama ini berlian buatan dibuat dengan menggunakan ledakan. Namun membuatnya menggunakan teknologi laser akan membuat produksi tersebut lebih bersih dan terkontrol.
Hasil penelitian tersebut ditulis para ilmuwan dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Nature Astronomy.
