Tak, na Uranie i Neptunie naprawdę jest “diamentowy deszcz”

Na pierwszy rzut oka Uran i Neptun to po prostu nijakie, nudne kule nieciekawych cząsteczek. Ale pod zewnętrznymi warstwami tych światów kryje się coś spektakularnego: nieustanny deszcz diamentów.

“Lodowe olbrzymy” mogą wyczarować obraz stworzenia w stylu Tolkiena. Nazwy “lodowe olbrzymy” astronomowie używają do kategoryzowania najbardziej zewnętrznych planet Układu Słonecznego, Urana i Neptuna.

Jednak mylące jest to, że nazwa nie ma nic wspólnego z lodem z jakim mamy do czynienia i jaki rozumiemy lód na Ziemi. Rozróżnienie wynika z tego, z czego zbudowane są te planety. Gazowe olbrzymy tego systemu, Jowisz i Saturn, zbudowane są prawie w całości z gazu: wodoru i helu. To dzięki szybkiej akrecji tych pierwiastków te ogromne planety zdołały powiększyć się do swoich obecnych rozmiarów.

Natomiast Uran i Neptun składają się głównie z wody, amoniaku i metanu. Astronomowie powszechnie nazywają te cząsteczki “lodami”, ale tak naprawdę nie ma ku temu dobrego powodu, z wyjątkiem tego, że kiedy planety powstały po raz pierwszy, te pierwiastki prawdopodobnie miały postać stałą.

Głęboko pod zielonymi lub niebieskimi wierzchołkami chmur Urana i Neptuna jest dużo wody, amoniaku i metanu. Ale te lodowe olbrzymy prawdopodobnie mają skaliste rdzenie otoczone pierwiastkami, które prawdopodobnie są skompresowane do egzotycznych stanów kwantowych. W pewnym momencie to kwantowe dziwactwo zamienia się w superciśnieniową “zupę”, która generalnie rozrzedza się, im bliżej powierzchni się zbliżasz.

Ale prawdę mówiąc o wnętrzach lodowych olbrzymów wiemy niewiele. Od ostatnich otrzymanych dokładniejszych danych i zdjęć minęło 30 lat, kiedy Voyager 2 leciał w swoją historyczną misję. Od tego czasu Jowisz i Saturn gościły wiele sond orbitujących, ale nasze postrzeganie Urana i Neptuna ograniczały się do obserwacji teleskopowych.

Aby spróbować zrozumieć, co jest wewnątrz tych planet, astronomowie i planetolodzy muszą zebrać te skąpe dane i połączyć je z eksperymentami laboratoryjnymi, które próbują odtworzyć warunki panujące we wnętrzach tych planet. Również modelowanie matematyczne pomaga astronomom zrozumieć, co dzieje się w danej sytuacji na podstawie ograniczonych danych. I to dzięki połączeniu modelowania matematycznego i eksperymentów laboratoryjnych zdaliśmy sobie sprawę, że Uran i Neptun mogą mieć tak zwany “deszcz diamentowy”.

Pomysł “diamentowego deszczu” został po raz pierwszy zaproponowany przed misją Voyager 2, która rozpoczęła się w 1977 roku. Rozumowanie było dość proste: wiemy, z czego zbudowane są Uran i Neptun, i wiemy, że im głębiej w planetę się wejdziesz, tym rzeczy stają się gorętsze i gęstsze . Modelowanie matematyczne pomaga uzupełnić szczegóły, takie jak to, że najbardziej wewnętrzne obszary płaszcza tych planet prawdopodobnie mają temperaturę około 7000 kelwinów (6727 stopni Celsjusza) i ciśnienie 6 milionów razy wyższe od ziemskiej atmosfery.

Te same modele mówią nam, że najbardziej zewnętrzne warstwy płaszcza są nieco chłodniejsze — 2000 K (1727 st. C — i nieco mniej intensywnie pod ciśnieniem (200 000 razy większym od ciśnienia atmosferycznego Ziemi). Dlatego naturalnym jest pytanie: co dzieje się z wodą , amoniakiem i metanem w takich temperaturach i ciśnieniach?

Zwłaszcza w przypadku metanu, wysokie ciśnienie może rozbić cząsteczkę, uwalniając węgiel. Węgiel następnie znajduje swoich braci, tworząc długie łańcuchy. Długie łańcuchy następnie ściskają się, tworząc krystaliczne wzory, takie jak diamenty. Gęste formacje diamentowe opadają następnie przez warstwy płaszcza, aż robi się zbyt gorąco, gdzie odparowują i unoszą się z powrotem, powtarzając cykl – stąd termin “diamentowy deszcz”.

Najlepszym sposobem na potwierdzenie tego pomysłu byłoby wysłanie sondy na Urana lub Neptuna. To nie będzie możliwe w najbliższym czasie, więc musimy wybrać drugą najlepszą drogę: eksperymenty laboratoryjne.

Opierając się na wszystkim, co wiemy o składzie lodowych gigantów, ich wewnętrznych strukturach, wynikach eksperymentów laboratoryjnych i naszych modelach matematycznych, “diamentowy deszcz” jest bardzo realny.

informacja: Space.com

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to