Действительно ли под облаками Урана и Нептуна идет алмазный дождь?
Ледяные гиганты Уран и Нептун редко попадают в заголовки новостей. В целом, все внимание сосредоточено на двух других огромных газовых шарах в нашей системе, а именно на Юпитере и Сатурне. И все-таки эти два мира могут многое предложить нам, как алмазный дождь.
В последний (и единственный) раз мы получили данные с Урана и Нептуна с близкого расстояния три десятилетия назад, когда "Вояджер-2" пролетел мимо, направляясь к внешним краям Солнечной системы. С тех пор нам приходится довольствоваться лишь несколькими наблюдениями с помощью телескопов, в то время как другие планеты, спутники и астероиды стали предметом настоящих исследовательских миссий. Оба этих, казалось бы, скучных и унылых мира скрывают настоящие сокровища.
Алмазные дожди
Уран и Нептун - "ледяные гиганты". Однако это путаное название не имеет ничего общего со льдом в истинном смысле этого слова. Различие исходит из состава этих планет. Юпитер и Сатурн, два других газовых гиганта Солнечной системы, почти полностью состоят из газа (водорода и гелия), а Уран и Нептун - в основном из воды, аммиака и метана. Астрономы обычно называют эти молекулы "льдом", но для этого нет веских оснований, кроме того, что эти элементы, возможно, все еще находились в твердой форме, когда формировались эти две планеты.
Поэтому Уран и Нептун содержат много воды, аммиака и метана. Об остальных мы знаем очень мало. Чтобы попытаться понять это, астрономы и планетологи вынуждены полагаться на скудные данные, собранные "Вояджером-2", а затем объединить их с математическим моделированием, чтобы попытаться воспроизвести условия внутри этих планет в лаборатории, что и приводит нас к этим знаменитым "сокровищам". Действительно, именно благодаря этой лабораторной работе мы поняли, что на Уране и Нептуне могут идти алмазные дожди.
Как это возможно?
Согласно этим моделям, внешние слои мантии этих двух планет имеют температуру около 1 700 °C и давление примерно в 200 000 раз больше, чем на Земле на уровне атмосферы. В этих условиях молекулы метана распадаются, высвобождая углерод. Затем эти атомы углерода соединяются вместе, образуя длинные цепочки, которые, в свою очередь, стягиваются, образуя алмазоподобные кристаллические узоры.
Затем эти плотные алмазные структуры проникают сквозь слои мантии Урана и Нептуна, пока она не становится слишком горячей (температура самых внутренних слоев превышает 6 000 °C). Затем они испаряются и поднимаются вверх. Затем цикл повторяется, отсюда и термин "алмазный дождь".
Мы также смогли наблюдать это явление на Земле, в лаборатории. Несколько лет назад исследователи обстреляли мишени мощными лазерами, чтобы очень кратко воспроизвести температуру и давление внутри этих двух планет. Эксперимент с полистиролом позволил получить наноразмерные алмазы.
Хотя Уран и Нептун не содержат большого количества полистирола, с ним было гораздо легче работать, чем с метаном, и, по словам исследователей, он ведет себя очень похоже. Кроме того, мы знаем, что Уран и Нептун могут удерживать такое давление гораздо дольше, поэтому алмазы теоретически могут стать гораздо больше.
Лучший способ узнать это — отправить корабль непосредственно на Уран или Нептун. К сожалению, в ближайшее время этого не произойдет.