Российские ученые проверили гипотезу об «алмазных дождях» на Уране и Нептуне
Детали эксперимента отечественных специалистов выявили недостатки ранее существовавшей модели распада метана на водород и углерод в форме алмаза.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН провели ряд экспериментов, посвященных устойчивости метана при экстремальных значениях давления и температуры, аналогичных тем, что наблюдаются внутри ледяных планет-гигантов Солнечной системы. Применяя технику алмазных наковален и лазерного нагрева, российские специалисты смогли воспроизвести условия, при которых зарубежные ученые ранее предсказывали разложение метана на водород и углерод в виде кристаллов алмаза, говорится на сайте Российской академии наук.
В первой половине 1980-х годов американские ученые, занимаясь разработкой модели внутреннего устройства ледяных гигантов — Урана и Нептуна, выдвинули гипотезу о том, что такие соединения, как вода, метан и аммиак присутствуют в глубоких слоях этих планет в виде жидкости. Это вызвало интерес к исследованию поведения метана. Было высказано предположение, что под влиянием экстремально высокого давления и температуры он способен разлагаться на составляющие элементы — углерод и водород. Причем выделившийся углерод мог бы формировать структуры кристаллов алмаза, оседающих подобно дождевым каплям в глубинах планеты.
Зарубежные ученые проводили опыты следующим образом: метан помещали в пространство между двумя алмазными наковальнями и нагревали с помощью лазера. Поскольку метан плохо поглощает лазерное излучение, приходилось добавлять дополнительный нагревающий элемент — инертный материал, не взаимодействующий с самим образцом, но отлично принимающий лазерное тепло. Таким материалом была выбрана платина. В результате нагрева метана при крайне высоком давлении и наличии платины у авторов предыдущих исследований наблюдалось формирование кристаллов алмаза.
«Нас насторожило, что в прошлых работах не контролировалось химическое состояние нагревателя из платины в момент реакции, то есть его инертность принималась на веру. С использованием источника синхротронного излучения в Гамбурге мы смогли воспроизвести опыты зарубежных коллег и наблюдали образование алмаза при разложении метана в присутствии платины», — комментирует старший научный сотрудник лаборатории метаморфизма и метасоматизма ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Сергей Владимирович Ращенко.
Российские эксперты также наблюдали, как при нагревании платина теряет свою инертность и вступает в реакцию с метаном. Она захватывает водород из метановой молекулы, формируя новое вещество — гидрид платины, тогда как свободный углерод выделяется в виде алмаза. Следовательно, речь идет не столько о простом разложении метана, сколько о специфической химической реакции, вероятность которой в реальных условиях недр ледяных гигантов невелика.
Новосибирские ученые повторили эксперименты, заменив платиновый нагреватель на золотой, поскольку известно, что золото не формирует гидриды даже при повышенных давлениях. Они поместили метан вместе с золотом в среду алмазных наковален и разогрели его. Результаты доказывают, что именно наличие платины вызывает появление алмазов, а чистый процесс декомпозиции метана при аналогичном давлении и температуре сам по себе не ведет к формированию алмазов.
Ранее «Джеймс Уэбб» помог ученым открыть новый спутник Урана. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
Поделиться
