На какой планете идет кислотный дождь. Бывают ли дожди на других планетах? Вы готовы поверить, что на Сатурне может выпасть алмазный дождь


На Сатурне и Юпитере выпадает АЛМАЗНЫЙ ДОЖДЬ!

Алмазный дождь, пока - теория.

Алмазный дождь может быть “самым распространенным” видом осадков в Солнечной системе. Американские ученые подсчитали, что на Сатурне и Юпитере могут сыпаться алмазы. Достаточно большие, чтобы их носили голливудские кинозвезды. Новые данные об атмосфере газовых гигантов показывают, что углерода там, – в изобилии. Молния превращает метан в сажу (углерод), которая при оседании превращается в куски графита, а затем в алмаз.

Алмазные градины

Об этом они заявили на конференции, что эти алмазные “градины” в конечном итоге тают в жидком море, в горячих ядрах планет. “Самые крупные алмазы, вероятно, будут иметь диаметр около сантиметра. Достаточно большой, чтобы можно было бы вставить в кольцо. Хотя, конечно, это будет наверняка запрещено”. – Говорит доктор Кевин Бэйнс из Университета Висконсин-Мэдисон и Лаборатории реактивного движения НАСА.

Алмазный дождь Юпитера и Сатурна.

Он добавил, что они будут иметь размер, который покойная актриса Элизабет Тейлор “Носила бы с гордостью”. “Суть в том, что на Сатурне создается 1000 тонн алмазов в год. Люди спрашивают меня – “как ты можешь быть в этом уверен? Ты не можешь пойти и понаблюдать за этим процессом?!” Все сводится к химии. И мы вполне уверены в своей правоте”.

Грозовые очаги

Бейнс представил свои результаты исследования на ежегодной конференции астрономического сообщества в Денвере, штат Колорадо. Вместе со своим соавтором Моной Делицкой из Калифорнийского отделения специальной инженерии. Гигантские бури на Сатурне создают черные облака сажи, которая при оседании превращается в алмазы. Считается, что Уран и Нептун хранят великое множество драгоценных камней. А вот у Сатурна и Юпитера не совсем подходящая атмосфера.

Бейнс и Делицкая проанализировали последние данные температуры и давления в атмосферах планет. А также новые данные о поведении углерода в различных условиях. Они пришли к выводу, что стабильные кристаллы алмаза будут, в частности, “окутывать” огромную область Сатурна. “Все начинается в верхних слоях атмосферы, в грозовых очагах. Где молния превращает метан в сажу”, – сказал Бейнс.

'Станция

“Когда сажа падает, давление на нее возрастает. И примерно через 1500 км она превращается в графит — листовую форму углерода. Которую вы можете найти в карандашах”. Опустившись на 6000 км эти куски падающего графита превращаются в алмазы — твердые и… Казалось бы неразрушимые! Но они продолжают падать еще на 30 000 км – “примерно два диаметра Земли”, – говорит Бейнс. “Как только они опустятся на эти “крайние глубины”, давление и температура станут такими адскими, что алмазы не смогут оставаться твердыми”. Но пока это очень неопределенно, что там происходит с углеродом.

Неотшлифованный алмаз

Один из возможных вариантов состоит в том, что там может образоваться “море” жидкого углерода. “Таким образом, алмазы не вечны на Сатурне и Юпитере. Но на Уране и Нептуне, которые в своей основе холоднее, “неотшлифованный алмаз” может сохраниться”. – говорит Бэйнс. Полученные результаты еще предстоит пересмотреть, но другие эксперты по планетам, заявили, что возможность алмазного дождя вполне вероятна.

Не шлифованные алмазы выглядят, конечно, иначе, чем мы привыкли видеть.

“Идея о том, что в пределах атмосферы Юпитера и (в еще большей степени) Сатурна существует диапазон высот, в котором углерод будет устойчивым, как алмаз, кажется разумной”, – говорит профессор Раймонд Жанлоз, один из тех, кто впервые предсказал алмазы на Уране и Нептуне. “И учитывая большие размеры этих планет, объем углерода (а следовательно, и алмаза), которое может присутствовать, невероятно велик.

Смесь газов

Однако доктор Надин Неттельманн из Калифорнийского университета в Санта-Крузе сказала, что необходима дальнейшая работа. Чтобы понять, может ли углерод образовывать алмазы в атмосфере, которая богата водородом и гелием, например на Сатурне. “Бэйнс и Делицкая рассмотрели данные для чистого углерода, вместо смеси углерод-водород-гелий”, – пояснила она. “Мы не можем исключить предложенный сценарий (алмазный дождь на Сатурне и Юпитере), но у нас просто нет данных о смесях на планетах. Поэтому мы не знаем, происходит ли вообще образование алмазов”.

Между тем, согласно новым исследованиям, экзопланета (Планета 55 Cancri e). Которая, как полагают, состоит в основном из алмазов. Может быть не такой драгоценной. Так называемая “алмазная планета” вращается вокруг звезды в 40 световых годах от нашей Солнечной системы. Исследование, проведенное в 2010 году, показало, что это каменистый мир с графитовой поверхностью. Окружающей толстый слой алмаза, а не воды и гранита, подобно Земле.

'

Но новое исследование, которое будет опубликовано в Astrophysical Journal, ставит этот вывод под сомнение. Делая маловероятным, чтобы какой-либо космический зонд, отправленный для отбора проб, мог выкопать что-нибудь искрящееся. Углерод, из которого создаются алмазы, по-видимому, менее распространен по отношению к кислороду в звезде-хозяине планеты. – И, возможно, на самой планете. “Исходя из того, что мы знаем на данный момент, 55 Cancri – это скорее “алмазное сырье”, – говорит Джоанна Теске из Университета Аризоны.

Поделиться ссылкой:

0

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

В эксперименте, который имитировал внутренние условия ледяных планет-гигантов Солнечной системы, ученые впервые наблюдали «алмазный дождь». Исследование опубликовано в Nature Astronomy 21 августа 2020 года.

Чрезвычайно высокое давление сжимает водород и углерод, находящиеся внутри этих планет, и формирует твердые алмазы, медленно опускающиеся к недрам гигантов. Предполагается, что «сверкающие осадки» находятся на расстоянии более 8000 километров ниже поверхности Урана и Нептуна и создаются из часто встречающихся водорода и углерода. Недра обеих планет похожи, они скрывают твердые ядра, которые окружены густой смесью разных льдов из молекул водорода, связанных с углеродом, кислородом и азотом.

Исследователи смоделировали предполагаемую среду с помощью ударных волн в пластике, используя оптический лазер на приборе Matter in Extreme Conditions (MEC) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США).

В эксперименте они получили включение почти каждого атома углерода исходного пластика в небольшие алмазные структуры шириной до нескольких нанометров. По прогнозам, на Уране и Нептуне алмазы станут намного больше, до миллиона каратов. Исследователи также считают, что тысячи лет алмазы медленно погружаются в слои льда и собираются в толстый слой вокруг ядра.

«Раньше исследователи только предполагали формирование алмазов. Когда я увидел результаты последнего эксперимента, это был один из лучших моментов моей научной карьеры!» – сказал Доминик Краус, ученый из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) и ведущий автор публикации.

Ранние эксперименты, которые пытались воссоздать алмазный дождь в аналогичных условиях, не смогли зафиксировать измерения в реальном времени. Теперь ученые могут создать экстремальные условия, при которых крошечные алмазы образуются за очень короткое время. Высокоэнергетические оптические лазеры в MEC в сочетании с рентгеновскими импульсами длительностью несколько фемтосекунд (10−15 секунд) позволили ученым непосредственно измерить химическую реакцию.

Представленные результаты являются первым однозначным наблюдением образования алмазов высокого давления, согласующимся с теоретическими предсказаниями, и предоставляют ученым лучшую информацию для описания и классификации других миров.

Превращение пластика в алмаз

В эксперименте пластик имитирует соединения, образованные из молекул метана (CH4), вызывающих отчетливый голубой оттенок Нептуна. Команда изучила полистирол, который изготовлен из смеси водорода и углерода, ключевых компонентов общего химического состава ледяных планет-гигантов.

В промежуточных слоях Нептуна и Урана метан образует углеводородные цепи, которые гипотетически реагируют на высокое давление и температуру в более глубоких слоях, и образуются сверкающие осадки.

Исследователи использовали мощный оптический лазер для создания пар ударных волн в пластике с правильной комбинацией температуры и давления. Когда ударные волны перекрываются, давление достигает максимума и образуется большая часть алмазов.

В эти моменты команда исследовала реакцию с импульсами рентгеновских лучей, которые длились всего 50 фемтосекунд. Это позволило им увидеть маленькие алмазы, которые формируются в доли секунды с помощью техники, называемой фемтосекундной дифракцией рентгеновских лучей.

Рентгеновские снимки дают информацию о размере алмазов и деталях химической реакции по мере ее возникновения.

Наноалмазы в работе

Когда астрономы наблюдают экзопланеты вне Солнечной системы, они могут измерить их массу и радиус. Связь между ними используется для классификации планеты и помогает определить, состоит она из более тяжелых или более легких элементов.

Информация из исследований о том, как элементы смешиваются и сжимаются под давлением внутри планеты, может изменить вычисление взаимосвязи массы и радиуса, позволяя ученым точнее моделировать и классифицировать отдельные планеты. В частности, выпадение «алмазного дождя» может быть дополнительным источником энергии, выделяющим тепло. Таким образом, лабораторные эксперименты дополняют наблюдения спутников и телескопов.

В дополнение к знаниям в планетарной науке наноалмазы, созданные на Земле, применяются в коммерческих целях: в медицине, научном оборудовании и электронике. Лазерное производство предлагает более чистый и легко контролируемый метод.

Исследование сжатия веществ также помогает ученым понять и улучшить эксперименты по слиянию, в которых водород объединяется в гелий для получения огромного количества энергии. Этот процесс подпитывает Солнце и другие звезды, но еще не реализуется контролируемым образом для электростанций на Земле.

Альтернативный взгляд

Внутреннее строение внешних планет Солнечной системы до сих пор представляет для астрономов загадку. В случае с Юпитером эту загадку помогает решать космический зонд NASA «Юнона» (Juno). А в земной лаборатории исследователи обнаружили зацепки, позволяющие заглянуть глубоко внутрь ледяных гигантов Нептуна и Урана. И оказалось, что там могут идти алмазные дожди.

Международной команде исследователей удалось показать, что внутри гигантских ледяных планет – Нептуна и Урана – расщепляются углеводородные соединения. При этом углерод превращается в «алмазный дождь».

Ученые Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорф (HZDR) в сотрудничестве со своими немецкими и американскими коллегами смогли показать, что внутри ледяных гигантов нашей Солнечной системы образуются «алмазные дожди». С помощью сверхмощных рентгеновских лазеров и других установок в Стэндфордской национальной ускорительной лаборатории (SLAC) в Калифорнии было произведено моделирование внутреннего строения космических гигантов. Благодаря этому, ученые смогли впервые в реальном времени наблюдать за расщеплением углеводорода и превращением углерода в алмаз.

Твердое ядро, закутанное в плотные слои «льда» — так выглядит внутренняя структура планет Нептуна и Урана. Такой космический лед состоит преимущественно из углеводородов, воды и аммиака. И уже очень давно астрофизики склоняются к мысли, что экстремально высокое давление, которое господствует здесь на глубинах примерно в 10 тысяч километров, ведет к расщеплению углеводорода. При этом образуются алмазы, которые погружаются дальше вглубь планет.

«До сих пор никому не удавалось в прямом эксперименте наблюдать за такими блестящими осадками», — рассказывает доктор Доминик Краус из HZDR. Но именно в этом ему и руководимой им международной группе исследователей удалось добиться успеха. — «В ходе исследований мы поместили специальную форму пластика – полистирол, основу которого составляет смесь углерода и водорода, в условия, подобные условиям, существующим внутри Нептуна и Урана».

Чтобы достичь необходимого эффекта, они отправили сквозь образцы две ударные волны, возбужденные при помощи экстремально мощных оптических лазеров в комбинации с рентгеновским источником SLAC, который называется «Линейный когерентный источник света» (LCLS). Вследствие этого пластик подвергся сжатию под давлением около 150 Гигапаскалей при температуре приблизительно в 5 000 градусов Цельсия. «Первая, более слабая и медленная волна при этом была обогнана более мощной второй волной», — объясняет Краус. – «И именно в тот момент, когда обе волны пересекаются, образуется большинство алмазов».

Так как это продолжается всего малые доли секунды, исследователи использовали быстродействующую рентгеновскую дефракцию, обеспечившую им моментальную съемку образования алмазов и химических процессов. «Эксперименты показывают, что почти все атомы углерода соединяются в алмазные структуры нанометровых размеров», — подводит итог ученый из Дрездена. Исходя из результатов, авторы исследования предполагают, что алмазы на Нептуне и Уране образуют значительно большие структуры и на протяжении тысяч и миллионов лет медленно оседают в ядре планеты.

«Из полученных нами экспериментальных данных мы можем также почерпнуть информацию, которая позволит нам лучше понять строение экзопланет», — говорит о перспективах Краус. У таких космических гигантов за пределами Солнечной системы исследователи могут измерить лишь два параметра: массу, которая определяется из позиционных колебаний их материнской звезды, и радиус, который астрономы выводят на основании затемнения, возникающего, когда планета проходит транзитом перед звездным диском. Соотношение между двумя величинами позволяет получит исходные данные о химическом строении, например, состоит ли планета из легких или тяжелых элементов.
Рекламное видео:
«А химические процессы внутри планет подсказывают нам аспекты позволяющие делать выводы об основных свойствах этих небесных тел», — продолжает Краус. — «Благодаря этому, мы можем улучшать и совершенствовать уже существующие в науке модели планет. Как показывают исследования, моделирование пока что не может считаться особо точным методом».

Но наряду с астрофизическими знаниями, опыты могут иметь и практическое значение. Так, например, наноалмазы, образующиеся в ходе экспериментов, могут использоваться для электронных инструментов и в медицинской технике, а также в качестве режущих материалов в промышленном производстве. Пока что искусственные алмазы изготавливают с помощью взрывов. Но изготовление их с использованием лазерной техники сделает такое производство более чистым и контролируемым.

О результатах исследований ученые написали в статье, размещенной в журнале Nature Astronomy.

Превратится ли Земля в Венеру?

Стивен Хокинг предложил отрицателям глобального потепления бесплатный билет на Венеру, чтобы они лично могли ощутить, какой станет Земля в результате бесконтрольного роста выбросов парниковых газов. Редакция N + 1

решила спросить климатологов, действительно ли температура на Земле может вырасти до 400 градусов Цельсия и какие реальные угрозы для нас несут изменения климата.

Снимки с поверхности Венеры, сделанные советскими посадочными модулями

NASA National Space Science Data Center/Harvard Micro Observatory/Don P. Mitchell

В интернете сейчас идет трансляция фильма «Stephen Hawking’s Favorite Places», где знаменитый физик совершает виртуальное путешествие по Вселенной. Во второй серии фильма Хокинг посещает Венеру и рассказывает, что она похожа на Землю во многих отношениях. У нее тот же размер, есть атмосфера, она лишь чуть ближе к Солнцу.

Однако атмосферное давление на поверхности планеты в 90 раз выше, чем на Земле — достаточно, чтобы раздавить подводную лодку, а средняя температура превышает 400 градусов Цельсия. Вот что может случиться, если парниковые газы выйдут из под контроля, говорит Хокинг, чьи слова приводит портал CNet

. Физик опасается, что наша собственная планета может стать второй Венерой. «В следующий раз, когда вы встретите отрицателя изменений климата, предложите ему совершить путешествие на Венеру, я оплачу билет», — говорит ученый.

Кадр из фильма Stephen Hawking’s Favorite Places

Поделиться

Ведущий научный сотрудник Главной геофизической обсерватории имени Воейкова, климатолог Андрей Киселев

в беседе с
N + 1
сказал, что климатические модели не предсказывают превращения Земли в близнеца Венеры в ближайшие столетия, но даже те климатические изменения, что наблюдаются сейчас способны создать множество проблем.

«Слова Хокинга, с моей точки зрения, — это перебор. Для того чтобы говорить обоснованно, нужно посчитать на климатической модели такой сценарий, когда закладывается неконтролируемый рост парниковых газов, и посмотреть, как будет меняться ситуация. Разумеется, в ближайшие 100 лет таких изменений не будет, а говорить, что будет в четвертом тысячелетии, могут только гадалки: земной климат — это хаотическая система, через определенный промежуток времени предсказать ее состояние становится в принципе невозможно.

В 1990-е годы расчеты по климатическим моделям показывали, что к 2100 году, если рост населения и экономики и, соответственно, рост выбросов парниковых газов будут идти теми же темпами, средняя температура вырастет на 4-6 градусов, у некоторых получалось и 10 градусов. Сегодня, с появлением более точных моделей, считается, что двухградусный рубеж будет преодолен и к 2100 году рост может быть 3,1 градуса. Есть предсказания до 2300 года, но они не имеют особого смысла, это уже чисто академический интерес, причем с огромным количеством неопределенностей».

Но даже сегодня климатические изменения создают множество проблем, говорит ученый.

«Изменения климата касаются каждого, и мы видим проявления этих изменений каждый день. У нас меняется режим погоды, учащаются природные катаклизмы — от волн жары и резких похолоданий до засух, наводнений и ураганов. Число этих экстремальных явлений растет, и это подтверждается метеорологической статистикой.

Даже если Парижские соглашения по климату будут полностью выполнены всеми странами-участницами (а как мы знаем, президент США Дональд Трамп уже заявил, что его страна не будет их выполнять), все равно его главная цель — ограничить потепление двумя градусами от уровня доиндустриального периода — выполнена не будет, средняя глобальная температура вырастет сильнее, а это чревато изменениями режима осадков, циркуляции атмосферы. Поскольку полюс теплеет быстрее, чем средние широты, снижается разность температур между полюсом и экватором, меняется циркуляция. Все это вместе делает весьма неприятной перспективу, которая нас ожидает. Поэтому, несомненно, надо принимать меры, чтобы обуздать эмиссию парниковых газов».

Алексей Кокорин, кандидат физико-математических наук, директор программы «Климат и энергетика» WWF России

говорит, что в буквальном смысле «сценарий Хокинга» реализоваться не может.

«Это все же невозможно, поскольку парниковый эффект — явление спектральное, любая молекула газа поглощает излучение в определенных диапазонах спектра. Почему мы не боимся, что большое количество водяного пара поступит в атмосферу? Потому что все полосы поглощения водяного пара почти заполнены. Поэтому такое внимание климатологи уделяют так называемым малым газовым составляющим, например, фторсодержащим газам, синтезированным человеком. Дело в том, что они могут поглощать там, где не поглощают ни СО2, ни водяной пар».

Кокорин напомнил, что в истории Земли, во времена динозавров, температура планеты была на 10-12 градусов выше, чем сегодня. Такая разница температур в первую очередь объясняется тем, что Антарктида находилась не на полюсе, там не было ледников, а значит, не было и отражательного пятна; не было и гренландского ледника.

Сценарии роста концентрации СО2 в атмосфере.

IPCC

Поделиться

Если брать самый худший сценарий, который описан в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), его обозначают RCP 8.5, то по нему средняя глобальная температура поднимется примерно на 5 градусов.

«Если мы возьмем этот сценарий для России, то окажется, что к 2100 году горимость лесов в Сибири, особенно в Южной Сибири, будет настолько высокой, что будет непонятно, что с ними делать — может, нужно их заранее вырубить и посадить на их месте мене подверженные пожару лиственные породы. Огромные территории Азии и Африки будут потеряны для сельского хозяйства. Количество осадков там будет таково, что выращивать там растения за разумные деньги будет невозможно. Сотни тысяч, миллионы людей придется переселить», — говорит Кокорин.

Однако, отмечает он, последние данные показывают, что антропогенные выбросы парниковых газов уже вышли на плато, хотя еще не снижаются. «Если это плато продолжить дальше, то это дает нам не пять градусов, а три градуса. Это кардинально меняет дело. Это конечно ущерб, и не малый, это очень серьезно, но это гораздо меньший ущерб, чем пять градусов», — сказал эксперт.

Но и этом случае некоторые малые островные государства оказываются перед угрозой уничтожения — даже небольшой подъем уровня океана может полностью затопить их территорию. А крупные страны не видят для себя существенного риска. «Именно поэтому они не готовы радикально снижать выбросы парниковых газов», — говорит Кокорин.

«На этом фоне заявление Хокинга — это с одной стороны правильно, нужно привлечь внимание. Но с другой стороны, надо понимать, что люди это могут воспринимать как киношный триллер и не будут реагировать», — считает эксперт.

Новости

Планеты-гиганты не гостеприимны, но интересны для исследователей. Юпитер и Сатурн и сами по себе полны загадок, да к тому же имеют впечатляющее семейство спутников, на самых крупных из которых может существовать жизнь. Внешние планеты не могут похвастаться такой “свитой”, но тоже не прочь заинтриговать астрономов: например, не так уж давно удалось разглядеть, что делается под плотным покрывалом атмосферы Урана. Но, пожалуй, самая впечатляющая особенность планет-гигантов – алмазные дожди. Они давно были предсказаны планетологами, но только сейчас появилась возможность экспериментально воссоздать образование алмазов. Большая группа исследователей из таких организаций, как Центр имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия), Национальная лаборатория ускорителей SLAC (США), Ливерморская национальная лаборатория (США) и нескольких других, смоделировали работу космической фабрики драгоценностей. Авторы исследования полагают, что на Уране и Нептуне образуются алмазы в миллион карат. Поскольку они тяжелее окружающего вещества (например, Нептун более чем наполовину состоит из воды), драгоценные камни должны погружаться всё глубже и оседать толстым слоем вокруг ядра планеты. У исследователей не было под рукой планеты-гиганта, поэтому результаты получились более скромными. В качестве сырья они взяли богатое углеродом вещество – полистирол. Это обычная пластмасса, из которой делают стаканчики для йогурта. В составе многих планет также присутствует много углеводородов. Например, Нептун на треть состоит из метана, что придаёт ему красивый голубой цвет. Чтобы сымитировать колоссальное давление планетарных недр, учёные с помощью мощного оптического лазера создавали в веществе ударные волны. Две встречные волны порождали давление в полтора миллиона атмосфер и температуру в пять тысяч градусов. В этих условиях углерод на очень короткое время кристаллизовался в маленькие – размером в несколько нанометров – алмазы. Такие крошечные кристаллы, конечно, невозможно разглядеть в микроскоп – они попросту меньше длины волны видимого света. Но на помощь исследователям пришёл рентгеновский лазер на свободных электронах, работающий в Национальной лаборатории ускорителей SLAC в Калифорнии. У рентгеновских лучей длина волны намного меньше, чем у видимого света, поэтому они позволяют получать информацию о самых мелких объектах. Кстати, благодаря этого же лазеру недавно была создана первая 3D-анимация поведения вируса. Быстродействие установки – импульсы излучения длились всего 50 фемтосекунд – позволило наблюдать образование драгоценной пыли в реальном времени. Это стало прорывом: в более ранних экспериментах удавалось получить только косвенные свидетельства этого процесса. «Раньше исследователи могли только предположить, что алмазы сформировались, – говорит Доминик Краус (Dominik Kraus), ведущий автор исследования. – Когда я увидел результаты этого эксперимента, это был один из лучших моментов моей научной карьеры». Научная статья Крауса и коллег опубликована в журнале Nature Astronomy. Подтверждение рождённой на кончике пера идеи “бриллиантовых” дождей весьма важно для астрономии. Например, трение падающих алмазов об окружающее вещество должно разогревать планету изнутри. Специалисты считают, что это является, как минимум, одной из причин странного явления: Нептун излучает в окружающее пространство вдвое больше тепла, чем получает от Солнца. К слову, планеты, на треть и более состоящие из алмазов, давно уже не удивляют астрономов. Как полагают специалисты, такое экзотическое небесное тело может образоваться, когда гигант вроде Нептуна под действием гравитации других тел окажется слишком близко к своей звезде. Такие летучие вещества, как вода, метан и аммиак, при этом, конечно, испарятся, а вот алмазное ядро останется. К сожалению, в безбрежных пустынях космоса это абсолютно неликвидный актив.

Новость дня 13.07.2020 09:07

Планеты-гиганты не гостеприимны, но интересны для исследователей. Юпитер и Сатурн и сами по себе полны загадок, да к тому же имеют впечатляющее семейство спутников, на самых крупных из которых может существовать жизнь.

Внешние планеты не могут похвастаться такой “свитой”, но тоже не прочь заинтриговать астрономов: например, не так уж давно удалось разглядеть, что делается под плотным покрывалом атмосферы Урана. Но, пожалуй, самая впечатляющая особенность планет-гигантов – алмазные дожди. Они давно были предсказаны планетологами, но только сейчас появилась возможность экспериментально воссоздать образование алмазов.

Большая группа исследователей из таких организаций, как Центр имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия), Национальная лаборатория ускорителей SLAC (США), Ливерморская национальная лаборатория (США) и нескольких других, смоделировали работу космической фабрики драгоценностей.

Авторы исследования полагают, что на Уране и Нептуне образуются алмазы в миллион карат. Поскольку они тяжелее окружающего вещества (например, Нептун более чем наполовину состоит из воды), драгоценные камни должны погружаться всё глубже и оседать толстым слоем вокруг ядра планеты.

У исследователей не было под рукой планеты-гиганта, поэтому результаты получились более скромными. В качестве сырья они взяли богатое углеродом вещество – полистирол. Это обычная пластмасса, из которой делают стаканчики для йогурта. В составе многих планет также присутствует много углеводородов. Например, Нептун на треть состоит из метана, что придаёт ему красивый голубой цвет.

Чтобы сымитировать колоссальное давление планетарных недр, учёные с помощью мощного оптического лазера создавали в веществе ударные волны. Две встречные волны порождали давление в полтора миллиона атмосфер и температуру в пять тысяч градусов. В этих условиях углерод на очень короткое время кристаллизовался в маленькие – размером в несколько нанометров – алмазы.

Такие крошечные кристаллы, конечно, невозможно разглядеть в микроскоп – они попросту меньше длины волны видимого света. Но на помощь исследователям пришёл рентгеновский лазер на свободных электронах, работающий в Национальной лаборатории ускорителей SLAC в Калифорнии.

У рентгеновских лучей длина волны намного меньше, чем у видимого света, поэтому они позволяют получать информацию о самых мелких объектах. Кстати, благодаря этого же лазеру недавно была создана первая 3D-анимация поведения вируса.

Быстродействие установки – импульсы излучения длились всего 50 фемтосекунд – позволило наблюдать образование драгоценной пыли в реальном времени. Это стало прорывом: в более ранних экспериментах удавалось получить только косвенные свидетельства этого процесса.

«Раньше исследователи могли только предположить, что алмазы сформировались, – говорит Доминик Краус (Dominik Kraus), ведущий автор исследования. – Когда я увидел результаты этого эксперимента, это был один из лучших моментов моей научной карьеры».

Научная статья Крауса и коллег опубликована в журнале Nature Astronomy.

Подтверждение рождённой на кончике пера идеи “бриллиантовых” дождей весьма важно для астрономии. Например, трение падающих алмазов об окружающее вещество должно разогревать планету изнутри. Специалисты считают, что это является, как минимум, одной из причин странного явления: Нептун излучает в окружающее пространство вдвое больше тепла, чем получает от Солнца.

К слову, планеты, на треть и более состоящие из алмазов, давно уже не удивляют астрономов. Как полагают специалисты, такое экзотическое небесное тело может образоваться, когда гигант вроде Нептуна под действием гравитации других тел окажется слишком близко к своей звезде. Такие летучие вещества, как вода, метан и аммиак, при этом, конечно, испарятся, а вот алмазное ядро останется. К сожалению, в безбрежных пустынях космоса это абсолютно неликвидный актив.

Фото: VESTI.RU

Найдены следы присутствия на Венере огромных океанов воды

Ещё в первой половине XX века нашу ближайшую планетарную соседку Венеру считали почти двойником Земли и едва ли не райским уголком Солнечной системы. И пока Николай Степанович Гумилёв писал, что «На Венере, ах на Венере, у деревьев синие листья», астрономы прилагали усилия, чтобы заглянуть под могучий облачный слой планеты и разглядеть хоть какие-то следы – если уж не жизни, то хотя бы воды или кислорода.

В реальности всё оказалось не так симпатично, как виделось поэту. Сначала подробные наблюдения с Земли, а затем и данные с советских космических аппаратов, отважившихся нырнуть под толстый слой венерианских облаков, нарисовали совсем иную картину. Условия в «райском уголке» скорее адские. Огромное давление на поверхности, облака из капелек серной кислоты, постоянно проливающиеся дождём в нижние слои атмосферы, безжизненный пустынный ландшафт, бесконечные вулканические камни. И главное – чудовищный парниковый эффект, благодаря которому средняя температура на дне воздушного океана планеты составляет около +450 по Цельсию. Это куда горячее +220oC, при которых рекомендуется запекать мясо в духовке.

Венера — прародительница Земли

На Венере в течение двух миллиардов лет могли существовать океаны жидкой воды, и не исключено, что именно оттуда жизнь попала на Землю. Астрономы… →
Возможно, что так было не всегда. 4,5 миллиарда лет назад, когда Солнечная система только сформировалась, само Солнце было менее ярким, а в атмосфере Венеры могло ещё не быть столько CO2. Основная масса газа выделилась из венерианских пород с течением времени в результате того катастрофического потепления, которое этот газ сам и создавал. Более того, по мнению некоторых планетологов, первые 1–2 миллиарда лет потепление планеты могло сдерживать интенсивное образование облаков в относительно тонкой тогда атмосфере. В течение этого времени на Венере могла существовать вода, и – кто знает – может быть, даже жизнь.

Чуть более года назад «Газета.Ru» писала

о способе, который придумали планетологи для проверки гипотезы о существовании на древней поверхности Венеры водных океанов. Ответ они предлагали искать в минерале тремолите, до которого через лаву, застывшую на поверхности планеты позже, мог бы добуриться межпланетный зонд вроде тех, что разрабатывались в СССР перед закрытием программы «Венера».

Не исключено, что сложная межпланетная миссия и не потребуется. Группе японских, португальских и американских учёных под руководством Джорджа Хасимото из Университета города Кобэ

удалось разглядеть на Венере признаки фельзических, кислых горных пород – грубо говоря, гранитов, – образующихся лишь в присутствии значительного количества воды.

Такие породы хуже излучают в инфракрасном диапазоне, и именно перепады излучающей способности разглядели планетологи.

Эти перепады учёные обнаружили при анализе данных, полученных почти 20 лет назад космическим аппаратом Galileo с помощью панорамного спектрографа NIMS в ближнем инфракрасном диапазоне. Статья

Хасимото и его коллег вышла в Journal of Geophysical Research в очень неудачный для популяризации момент – 31 декабря ушедшего года. К счастью, её заметил редактор астрономических новостей Nature Брюс Дормини,
описавший
работу и выводы из неё.

Собственно, основной аргумент в пользу наличия целых водных океанов на поверхности Венеры в её далёком прошлом – это не просто присутствие гранитов, а их распределение по поверхности. Как выяснили планетологи, в среднем в инфракрасном диапазоне темнее выглядят гористые области планеты, в то время как низины излучают больше – при той же температуре, которая на ночной стороне планеты практически постоянна.

Поскольку хуже излучают именно кислые породы, аналогия напрашивается немедленно: на Земле кислые граниты – это континентальная порода, а основные базальты – океаническая.

Если поместить нынешнюю Землю на место Венеры, испарить c неё океан и окутать венерианской атмосферой, то выглядеть она будет ровно так же, как то, что увидел прибор NIMS космического аппарата Galileo.

Марс опрокинула струя

Литосфера Марса не разбита на множество плит, но единственная сферическая плита, которая там есть, тоже смещается. Подвинула её струя горячего… →
Гранит образуется на большой глубине, во взаимодействии мантийных пород с водой при высоких температуре и давлении (условия на дне океанов не подходят, потому базальты там остаются базальтами). Отсюда можно предположить, что на молодой Венере даже существовала тектоническая активность, подобная нынешней земной. Океанические плиты «подныривали» под континентальные, захватывая с собой воду, и здесь, на глубине в десятки и сотни километров, «варился» гранит и подобные ему кислотные породы.

Впрочем, замеченная корреляция между высотой и инфракрасной светимостью участков поверхности планеты – возможно, слишком нетвёрдое основание для так далеко идущих выводов.

Кроме того, все выводы Хасимото основываются на сложной модели венерианской атмосферы.

Ведь непосредственно «увидеть», как излучают низины Венеры и как светятся её высокогорья, нельзя, мешает очень плотная атмосфера планеты. Чтобы восстановить их излучающую способность, Хасимото и его коллегам пришлось решать устрашающе сложную задачу переноса энергии в атмосфере. Выдержит ли она проверку временем, покажет только будущее.

А пока авторы работы собираются применить ту же модель переноса – может быть, слегка доработанную – к куда более подробным данным, собранным космическим аппаратом Venus Express, обещает соавтор работы Сэйдзи Сугита. Возможно, это займёт и не один год, но на очереди японский Venus Climate Orbiter, старт которого запланирован на следующий, 2010 год.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: