Ученые РАН перепроверили гипотезу об алмазных «дождях» на Уране и Нептуне
Завораживающая гипотеза об алмазных «дождях» на Уране и Нептуне оказалась под вопросом из-за одной важной детали, которую упустили предыдущие исследователи. Ученые из новосибирского Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН воссоздали условия недр ледяных гигантов и выяснили, что для образования алмазов из метана просто высокого давления и температуры недостаточно. Оказалось, что в прошлых экспериментах ключевую роль играл материал, который ранее считали лишь пассивным «наблюдателем».
В XX веке ученые предположили, что в глубинах планет-гигантов Урана и Нептуна под огромным давлением и высокой температурой метан распадается на составляющие: водород и углерод. А углерод, в свою очередь, сжимается и кристаллизуется в настоящие алмазы, которые затем медленно опускаются к ядру планеты, словно дождь.
Эта теория привела к серии экспериментов. Исследователи брали метан, помещали его в ячейку с алмазными наковальнями для создания сверхвысокого давления и нагревали лазером. Но есть проблема: метан почти не поглощает лазерное излучение. Поэтому в образец добавляли крошечный нагреватель из платины, которая хорошо поглощает свет и передает тепло метану. В таких опытах действительно образовывались алмазы, что, казалось, подтверждало гипотезу.
Однако российских ученых насторожил один момент: в предыдущих работах никто не проверял, оставалась ли платина химически нейтральной, то есть инертной, в ходе эксперимента. Как рассказал научный сотрудник института Сергей Ращенко, они повторили опыты зарубежных коллег и с помощью источника синхротронного излучения смогли понаблюдать за самой платиной в момент реакции.
Выяснилось, что платина перестает быть пассивным нагревателем. Она активно вступает в реакцию, «отбирает» у метана водород и образует новое химическое соединение — гидрид платины. Углерод, который остался без водорода, и кристаллизовался в алмаз. Это означает, что происходило не просто разложение метана под давлением, а совершенно другая химическая реакция, которая вряд ли возможна в недрах Урана или Нептуна.
Чтобы окончательно подтвердить свои выводы, исследователи провели еще одну серию экспериментов. На этот раз вместо платины они использовали золото в качестве нагревателя. Золото выбрали потому, что оно точно не образует соединений с водородом при высоком давлении. Ученые создали те же условия, нагрели метан в присутствии золота, и результат оказался однозначным: алмазы не образовались. Это доказывает, что в «чистых» условиях, без химического участия платины, метан не распадается на алмазы и водород так, как предполагалось ранее.
При этом ставить крест на идее алмазных дождей пока рано. Сергей Ращенко отметил, что наука не стоит на месте. Например, японские ученые проводят похожие эксперименты, но добавляют к метану воду, которая также есть на ледяных гигантах. Вода является источником кислорода, и в такой среде им уже удалось получить алмазы в условиях, приближенных к естественным. Эти выводы также подтверждают российские специалисты, которые занимаются математическим моделированием процессов в недрах планет.
Возможность обнаружить драгоценные камни на других планетах по-прежнему сохраняется. Например, под поверхностью Меркурия могут скрываться крупные залежи алмазов.
Самое популярное
