Учёные при помощи пластиковой бутылки и лазера воссоздали элементы алмазных дождей на Нептуне
Международная команда физиков из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф, Ростокского университета и Французской политехнической школы смогла получить наноалмазы из пластиковых бутылок с помощью лазерных вспышек.
Учёные обстреляли тонкий лист ПЭТ-пластика интенсивными лазерными вспышками. Импульсы нагрели его до 6000°C и создали ударную волну. Она за несколько наносекунд сжала вещество при давлении, которое в миллионы раз больше атмосферного. При этом образовались алмазы размером в несколько нанометров.
Кинетика алмазообразования
Подобное происходит на ледяных гигантах Солнечной Системы — Уране и Нептуне. Эксперимент позволил подтвердить, что там идёт алмазный дождь.
Фазовая диаграмма смесей углерода, водорода и кислорода.
Предсказанные изэнтропы Урана (4, 26), Нептуна (26, 27) и Юпитера (28); линия плавки алмазов (25); линия разделения C─H (29); кривая перехода изолятор-металл (30).
Исследователи выбрали ПЭТ-пластик, так как он имеет идеальный баланс углерода, водорода и кислорода для имитации условий на ледяных планетах. Наличие кислорода в составе пластика позволяет расщеплять связи между водородом и углеродом, и в итоге атомы углерода интенсивнее соединяются, формируя алмазы.
Эксперимент проводился в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии с применением одного из самых мощных в мире рентгеновских лазеров Linac (LCLS).
Согласно предположениям учёных, при эксперименте могла образоваться так называемая суперионная вода, структура которой состоит из атомов кислорода, объединённых в кристаллическую решетку, где свободно перемещаются ядра водорода.
Теперь эксперимент планируют провести на установке XFEL в Гамбурге, самом мощном в мире рентгеновском лазере.
Как отмечают авторы работы, данная методика может лечь в основу нового способа производства наноалмазов для высокочувствительных квантовых сенсоров, контрастных веществ для медицины и катализаторов для расщепления углекислого газа.
За годы наблюдения Нептуна группа британских и американских учёных выяснила, что средняя глобальная температура самой далёкой от Солнца планеты падала на 8°C. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы достигает −220°C.
В сентябре 2021 года НАСА заявило о планах отправить к Нептуну исследовательский аппарат в рамках миссии Neptune Odyssey, которая стартует в 2031 году. Агентство намерено воспользоваться гравитацией Юпитера для сокращения времени полёта устройства с 16 до 12 лет. НАСА рассчитывает, что аппарат достигнет Нептуна к 2043 году.
