Ak sa človek niekedy dostane na najväčšie planéty slnečnej sústavy – Jupiter a Saturn, tak na vlastné oči bude môcť vidieť „oblohu v diamantoch“. Podľa najnovšieho výskumu planetárnych vedcov padajú na plynových obrov diamantové dažde.

Výskumníci cudzích svetov sa už dlho pýtali: mohol by vysoký tlak vnútri obrovských planét? Planetológovia Mona Delitsky z Kalifornie so sídlom v Speciality Engineering a Kevin Baines z University of Wisconsin-Madison potvrdili dlhodobé predpoklady svojich kolegov.

Podľa modelu postaveného na pozorovaniach astrofyzikov, keď sa v hornej atmosfére plynných obrov objaví výboj blesku a zasiahne molekuly metánu, uvoľnia sa atómy uhlíka. Tieto atómy sa navzájom kombinujú vo veľkom počte, po čom začnú dlhú cestu do kamenného jadra planéty. Tieto "zhluky" atómov uhlíka sú pomerne masívne častice, to znamená, že sú to v podstate sadze. S najväčšou pravdepodobnosťou to boli oni, ktorí videli prístroj "Cassini".

Častice sadzí pomaly klesajú do stredu planéty a postupne obchádzajú všetky vrstvy jej atmosféry. Čím ďalej prechádzajú vrstvami plynného a kvapalného vodíka do jadra, tým väčší tlak a teplo zažívajú. Sadze sa postupne zmršťujú do stavu grafitu a potom sa premenia na ultra husté diamanty. Tým sa ale testy nekončia, mimozemské drahokamy sa zahrejú na teplotu 8-tisíc stupňov Celzia (teda dosiahnu bod topenia) a dopadajú na povrch jadra v podobe kvapiek tekutého diamantu.

"Vo vnútri Saturnu sú vhodné podmienky pre krupobitie diamantov. Najpriaznivejšia zóna sa nachádza na segmente začínajúcom od hĺbky šesťtisíc kilometrov a končiacom hĺbkou 30 tisíc kilometrov. Podľa našich výpočtov Saturn môže obsahovať až až 10 miliónov ton týchto drahokamov, pričom väčšina z nich nemá priemer väčší ako milimeter, ale existujú aj vzorky s priemerom približne 10 centimetrov,“ hovorí Baines.

V súvislosti s novým objavom navrhli planetológovia zaujímavý nápad: na Saturn možno poslať robota, aby zbieral kvapky „vzácneho“ dažďa. Zaujímavosťou je, že táto štúdia je akýmsi opakovaním zápletky sci-fi knihy „Alien Seas“ (Mimozemské moria), podľa ktorej bude Saturn v roku 2469 zbierať diamanty na stavbu trupu banského plavidla, ktoré pôjde do jadro planéty a zbierajú hélium 3. potrebné na vytvorenie termonukleárneho paliva.

Predstava je to lákavá, no vedci varujú, že diamanty by mali byť ponechané na Saturne, aby sa zabránilo finančnému chaosu na Zemi.

Delitsky a Baines dospeli k záveru, že diamanty zostanú stabilné vo vnútri obrovských planét. K tomuto záveru dospeli ako výsledok porovnávacej analýzy nedávneho astrofyzikálneho výskumu. Tieto práce experimentálne potvrdili špecifické úrovne teplôt a tlaku, pri ktorých uhlík nadobúda rôzne alotropické modifikácie, ako napríklad tvrdý diamant. Vedci na to simulovali podmienky (predovšetkým teplotu a tlak) v rôznych vrstvách atmosféry obrovských planét.

„Zozbierali sme výsledky niekoľkých štúdií a dospeli sme k záveru, že diamanty skutočne môžu padať z oblohy Jupitera a Saturnu,“ hovorí Delitsky.

Treba si uvedomiť, že kým sa určitý objav nepotvrdí výsledkami pozorovaní či experimentov, zostane na úrovni hypotézy. Zatiaľ nič neodporuje modelu tvorby diamantových kvapiek na plynových obroch. Baynes a Delitskyho kolegovia však vyjadrili svoje pochybnosti o hodnovernosti teraz opísaného modelu.

Napríklad David Stevenson, planetárny vedec z Kalifornského technologického inštitútu, tvrdí, že Baines a Delitsky vo svojich výpočtoch nesprávne použili zákony termodynamiky.

"Metán tvorí veľmi malý zlomok vodíkovej atmosféry Jupitera a Saturnu - 0,2 % a 0,5 % v tomto poradí. Myslím si, že existuje proces podobný rozpúšťaniu soli a cukru vo vode pri vysokých teplotách. Aj keď ste priamo vytvorili uhlík prachu a umiestnite ho do hornej atmosféry Saturnu, potom by sa jednoducho rozpustil vo všetkých týchto vrstvách a rýchlo by klesol do jadra planéty, “hovorí Stevenson, ktorý sa na štúdii nezúčastnil.

Podobnú prácu vykonal pred niekoľkými rokmi fyzik Luca Ghiringhelli z Inštitútu Fritza Haberu. Skeptický bol aj k záverom Bainesa a Delitského. Vo svojej práci študoval Neptún a Urán, ktoré sú oveľa bohatšie na uhlík ako Saturn a Jupiter, no ani ich uhlík nestačí na vytvorenie kryštálov atóm po atóme.

Kolegovia Baines a Delitsky im radia, aby pokračovali vo výskume a doplnili model o ďalšie reálne údaje a výsledky pozorovania.

Správa o objave Delitského a Bainesa () vznikla na stretnutí AAS Division for Planetary Sciences, ktoré sa koná v Denveri od 6. októbra do 11. októbra 2013.

Podľa najnovšieho výskumu dvoch planetárnych vedcov môžu Jupiter a Saturn skutočne pršať diamantmi.

Astronómovia dlho uvažovali, či by vysoký tlak vo vnútri obrovských planét mohol premeniť uhlík na diamant, a hoci niektorí túto možnosť spochybňujú, americkí vedci tvrdia, že je to možné.

Podľa ich najnovších predpokladov blesky v horných vrstvách atmosféry Jupitera a Saturnu štiepia molekuly metánu, čím sa uvoľňujú atómy uhlíka. Tieto atómy sa potom môžu navzájom zraziť a vytvoriť väčšie častice sadzí, ktoré môže sonda Cassini detekovať v tmavých mračnoch Saturnu. Keď častice sadzí pomaly klesajú cez vrstvy plynného a kvapalného vodíka do skalnatého jadra planéty, sú vystavené stále vyšším teplotám a tlakom. Sadze sa najskôr premenia na grafit a potom na tvrdé diamanty. Keď teplota dosiahne 8000 °C, diamanty sa roztopia na tekuté dažďové kvapky.

Podmienky vo vnútri Saturnu sú také, že oblasť diamantového „krupobitia“ začína v hĺbke asi 6 000 km v atmosfére a siaha ďalších 30 000 km hlboko. Saturn môže obsahovať asi 10 miliónov ton diamantov vytvorených týmto spôsobom. Väčšinou ide o kúsky s veľkosťou od milimetra do možno 10 centimetrov.

Planetárni vedci dospeli k záveru o stabilite diamantov v hĺbkach obrích planét porovnaním nedávnych štúdií fyzikálnych podmienok, za ktorých uhlík mení svoju štruktúru, so simuláciami zmien teploty a tlaku s hĺbkou obrích planét. Mnohí vedci však tento záver spochybňujú. Ako protiargument sa uvádza skutočnosť, že metán tvorí veľmi malú časť prevažne vodíkovej atmosféry Jupitera a Saturnu – iba 0,2 %, resp. 0,5 %. V takýchto systémoch „termodynamika uprednostňuje zmesi“. To znamená, že aj keď sa sadze prachu podarí vytvoriť, pri prepade do hlbších vrstiev sa veľmi rýchlo rozpustí.

Keď je hviezda hlavnej postupnosti v poslednom štádiu svojho vývoja, reakcia premeny vodíka na hélium sa v jadre zastaví a hviezda sa začne ochladzovať. Ďalší osud hviezdy priamo závisí od jej hmotnosti....

Titan, najväčší satelit Saturnu, je najvzdialenejšie nebeské teleso, ku ktorému priletel hosť zo Zeme. Táto planéta si zaslúži osobitný záujem vedcov, pretože má zložitú atmosféru a jazerá tekutých uhľovodíkov na povrchu a ...

Vesmírna sonda Cassini zachytila ​​prvú snímku oblaku, ktorý sa nedávno vytvoril nad južným pólom Saturnovho mesiaca Titan. Podobný atmosférický jav hovorí o zmene ročných období, článok o tom je uverejnený na oficiálnom ...

Žijeme na Zemi a ani sa nečudujeme, keď z neba začne kvapkať voda. Sme zvyknutí na veľké kupovité oblaky, ktoré sa najskôr vytvoria z vodnej pary a potom sa rozpadnú, čím sa na nás zosypú prehánky.

Na iných planétach slnečnej sústavy sa tvoria aj mraky a sú tu dažde. Tieto oblaky však spravidla vôbec nepozostávajú z vody. Každá planéta má svoju jedinečnú atmosféru, ktorá spôsobuje rovnako jedinečné počasie.

Dážď na Merkúre

Merkúr, najbližšia planéta k Slnku, je krátermi pokrytý svet bez života s dennými teplotami dosahujúcimi 430 stupňov Celzia. Atmosféra Merkúru je taká tenká, že je takmer nemožné ju odhaliť. Na Merkúre nie sú žiadne mraky ani dážď.

Súvisiace materiály:

Najväčšie planéty slnečnej sústavy

Dážď na Venuši

Ale Venuša, naša najbližšia susedka vo vesmíre, má bohatú a mohutnú oblačnosť, ktorú pretínajú cikcaky bleskov. Kým vedci neuvideli povrch Venuše, mysleli si, že je na ňom veľa mokrých a bažinatých miest, úplne pokrytých vegetáciou. Teraz vieme, že tam nie je žiadna vegetácia, ale sú tam skaly a napoludnie až 480 stupňov Celzia.

Na Venuši sú skutočné kyslé dažde, keďže oblaky Venuše sa skladajú zo smrtiacej kyseliny sírovej a nie zo životodarnej vody. Ale pri teplote 480 stupňov Celzia je zrejme ani taký dážď nemožný. Kvapky kyseliny sírovej sa odparia skôr, ako sa dostanú na povrch Venuše.

Súvisiace materiály:

Ako vzniká krupobitie?

Dážď na Marse

Mars je štvrtá planéta slnečnej sústavy. Vedci sa domnievajú, že v dávnych dobách mohol byť Mars z hľadiska prírodných podmienok podobný Zemi. V súčasnosti má Mars veľmi riedku atmosféru a jeho povrch, súdiac podľa fotografií, je podobný púšti na juhozápade Spojených štátov amerických. Keď na Marse nastúpi zima, nad červenými pláňami sa objavia tenké oblaky zamrznutého oxidu uhličitého a skaly pokryje mráz. Ráno je v údoliach hmla, niekedy taká hustá, že sa zdá, že sa schyľuje k dažďu.

Korytá riek, ktoré zbrázdili povrch Marsu, sú však teraz suché. Vedci sa domnievajú, že voda kedysi naozaj tiekla týmito kanálmi. Pred miliardami rokov bola podľa ich názoru atmosféra na Marse hustejšia, možno silno pršalo. To, čo dnes z tohto množstva vody zostalo, pokrýva polárnu oblasť v tenkej vrstve a striedmo sa hromadí v štrbinách skál a v puklinách pôdy.

Súvisiace materiály:

Ako sa tvoria kvapky, keď prší?

Dážď na Jupiteri

Jupiter – piata planéta od Slnka – sa od Marsu líši vo všetkom. Jupiter je obrovská rotujúca plynová guľa zložená prevažne z vodíka a hélia. Možno hlboko vo vnútri je malé pevné jadro pokryté oceánom tekutého vodíka.

Jupiter je obklopený farebnými pásmi mrakov. Existujú aj oblaky pozostávajúce z vody, ale väčšina oblakov Jupitera je vyrobená zo stuhnutých kryštálov amoniaku. Na Jupiteri sú búrky, dokonca aj silné hurikány a podľa vedcov aj dažde a snehové zrážky z čpavku. Ale tieto „snehové vločky“ sa topia a vyparujú skôr, ako dosiahnu povrch vodíkového oceánu.

Naplnia sa sci-fi predpovede, podľa ktorých budú ťažkotonážni roboti zbierať diamanty na Saturne? ..

Výraz „obloha v diamantoch“ nemusí byť podľa vedcov len alegóriou. Planetológovia Mona Delitsky a Kevin Baines predložili argumenty, že vysoký tlak vo vnútri obrovských planét môže premeniť uhlík na diamant.

Podľa navrhovaného scenára blesky v hornej atmosfére plynných obrov rozbijú molekuly metánu a uvoľnia uhlík, ktorý sa zhromažďuje do častíc sadzí. Kozmická loď Cassini zaznamenala takéto častice vo vnútri Saturnových mračien. Uhlík klesajúci hlbšie a hlbšie do atmosféry planéty, obchádza zahusťujúce sa vrstvy plynného a kvapalného vodíka a približuje sa k pevnému jadru planéty, pričom je vystavený rastúcemu tlaku. Sadze sa premenia na grafit a potom na diamant. Pri teplote asi 8000 ° C sa diamant topí a tvoria kvapky.

Na Saturne, od 6 000 km od vonkajšieho okraja atmosféry a ďalších 30 000 km vo vnútrozemí, existujú všetky podmienky pre diamantové „krupobitie“, hovorí Baines. Odhaduje, že takto vytvorených diamantov by na Saturne mohlo byť asi 10 miliónov ton, väčšina z nich s priemerom nie väčším ako 1 mm. Dajú sa však nájsť aj skutočné „dlažobné kocky“ – diamanty do veľkosti 10 cm.

Predpoklady vedcov sú založené na experimentálnych údajoch popisujúcich fázové premeny uhlíka a modelových podmienkach vo vnútri atmosfér plynných obrov. „Zozbierali sme informácie z rôznych zdrojov a dospeli sme k záveru, že diamanty môžu existovať v hlbinách atmosféry Saturnu a Jupitera,“ hovorí Delitsky.

Baynes a Delitsky však majú odporcov, ktorí vznášajú dosť vážne námietky. Planetárny vedec David Stevenson hovorí, že termodynamiku nemožno v takýchto systémoch zanedbať. Podiel metánu v atmosfére Saturnu a Jupitera, ktoré pozostávajú najmä z vodíka, je veľmi malý – 0,2 % a 0,5 %. Termodynamika systémov s takýmto riedením podľa Stevensona uprednostňuje rozpúšťanie. Rovnako ako pár kryštálov cukru alebo soli v pohári vody, sadze sa rozpustia v atmosfére planéty a neklesnú do hlbín, kde sa môžu zmeniť na diamant.

Skeptický voči prezentovaným údajom je aj fyzik Luca Ghiringelli, ktorý modeloval podobné procesy pre Urán a Neptún. Ukázal, že koncentrácia uhlíka na týchto planétach (mimochodom, niekoľkonásobne bohatších na tento prvok ako Saturn a Jupiter) nestačí na to, aby sa diamant postavil od začiatku, atóm po atóme. Samozrejme, vzhľad diamantu z už vytvorených vločiek sadzí nie je vôbec rovnaký proces, ale Giringelli hovorí, že je trochu predčasné hovoriť o „diamantovom daždi“ na Saturne.

Finančníci sa zatiaľ nemusia obávať: v nadchádzajúcich storočiach je nepravdepodobné, že by cudzie diamanty zničili naše pozemské trhy.

Výraz „obloha v diamantoch“ nemusí byť podľa vedcov len alegóriou. Planetológovia Mona Delitsky a Kevin Baines predložili argumenty, že vysoký tlak vo vnútri obrovských planét môže premeniť uhlík na diamant.

Podľa navrhovaného scenára blesky v hornej atmosfére plynných obrov rozbijú molekuly metánu a uvoľnia uhlík, ktorý sa zhromažďuje do častíc sadzí. Kozmická loď Cassini zaznamenala takéto častice vo vnútri Saturnových mračien. Uhlík klesajúci hlbšie a hlbšie do atmosféry planéty, obchádza zahusťujúce sa vrstvy plynného a kvapalného vodíka a približuje sa k pevnému jadru planéty, pričom je vystavený rastúcemu tlaku. Sadze sa premenia na grafit a potom na diamant. Pri teplote asi 8000 ° C sa diamant topí a tvoria kvapky.

Na Saturne, od 6 000 km od vonkajšieho okraja atmosféry a ďalších 30 000 km vo vnútrozemí, existujú všetky podmienky pre diamantové „krupobitie“, hovorí Baines. Odhaduje, že takto vytvorených diamantov by na Saturne mohlo byť asi 10 miliónov ton, väčšina z nich s priemerom nie väčším ako 1 mm. Dajú sa však nájsť aj skutočné „dlažobné kocky“ – diamanty do veľkosti 10 cm.

Predpoklady vedcov sú založené na experimentálnych údajoch popisujúcich fázové premeny uhlíka a modelových podmienkach vo vnútri atmosfér plynných obrov. „Zozbierali sme informácie z rôznych zdrojov a dospeli sme k záveru, že diamanty môžu existovať hlboko v atmosfére Saturnu a Jupitera,“ hovorí Delitsky.

Baynes a Delitsky však majú odporcov, ktorí vznášajú dosť vážne námietky. Planetárny vedec David Stevenson hovorí, že termodynamiku nemožno v takýchto systémoch zanedbať. Podiel metánu v atmosfére Saturnu a Jupitera, ktoré pozostávajú najmä z vodíka, je veľmi malý – 0,2 % a 0,5 %. Termodynamika systémov s takýmto riedením podľa Stevensona uprednostňuje rozpúšťanie. Rovnako ako pár kryštálov cukru alebo soli v pohári vody, sadze sa rozpustia v atmosfére planéty a neklesnú do hlbín, kde sa môžu zmeniť na diamant.

Skeptický voči prezentovaným údajom je aj fyzik Luca Ghiringelli, ktorý modeloval podobné procesy pre Urán a Neptún. Ukázal, že koncentrácia uhlíka na týchto planétach (mimochodom, niekoľkonásobne bohatších na tento prvok ako Saturn a Jupiter) nestačí na to, aby sa diamant postavil od začiatku, atóm po atóme. Samozrejme, vzhľad diamantu z už vytvorených vločiek sadzí nie je vôbec rovnaký proces, ale Giringelli hovorí, že je trochu predčasné hovoriť o „diamantovom daždi“ na Saturne.

Finančníci sa zatiaľ nemusia obávať: v nadchádzajúcich storočiach je nepravdepodobné, že by cudzie diamanty zničili naše pozemské trhy.