A Kaliforniai Egyetem egyik berkeley-i laboratóriumában elvégzett kísérletek alapján igen valószínű, hogy Naprendszerünk két külső bolygóján, az Uránuszon és a Neptunuszon valóságos gyémánteső hullik.

Ezeknek a bolygóknak a légköre nagy mennyiségben tartalmaz metánt és egyéb, bonyolultabb szénhidrogéneket, amelyekből a bolygó belsejében uralkodó magas hőmérsékleten és nagy nyomáson a bolygók magja felé záporozó gyémántszemcsék keletkezhetnek. Valószínűleg ugyanez megtörténhet az óriási gázbolygóknál alig nagyobb barna törpékben is, amelyek olyan kicsi csillagkezdemények, amelyekben sosem indult be a nukleáris fúzió. Mostanra a kémiai technológia elérte azt a fejlettséget, hogy utánozni tudja az ilyen környezetben uralkodó feltételeket és a bennük végbemenő kémiai folyamatokat.

Ezeknek a bolygóknak a belső szerkezete egyébként jóval bonyolultabb lehet, mint eddig gondoltuk. Például egy egyszerű számítás szerint a gyémántszemcsék lerakódása közben felszabaduló energia számot adhat a Neptunusz saját maga által termelt (azaz nem a Naptól kapott), belső hősugárzásáról. Az ilyen körülmények között végbemenő kémiai folyamatok feltárása abban is segíthet, hogy megértsük a napjainkban egyre nagyobb számban felfedezett, s Naprendszerünktől többnyire erősen különböző, Földön kívüli bolygórendszerek keletkezését és fejlődését.



Naprendszerünk másik két gázóriása - a Jupiter és a Szaturnusz - szintén tartalmazhat hasonló körülmények között fogant gyémántokat, bár bennük a metán részaránya jóval alacsonyabb.
Elméleti számítások szerint a Neptunusz és az Uránusz légköre egy főként hidrogénből és héliumból álló külső légburok alatt mintegy 10-15 százaléknyi metánt tartalmaz (lásd az ábrán). Korábban több kutatócsoport is felvetette, hogy ebből a metánból számottevő mennyiségű gyémántszemcse keletkezhet már viszonylag kis magasságokban, mintegy tizedrész úton a középpont felé. Csaknem két évtizede, a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium kutatói nagy nyomású lökéshullámnak kitett metánban gyémántszemcsék kialakulását figyelte meg. Nemrégiben pedig olasz fizikusok elméleti számításokból hasonló következtetésre jutottak.

Most a Raymond Jeanloz geofizikus professzor és Laura Robin Benedetti vezette berkeley-i kutatócsoport laboratóriumban próbálta meg utánozni a valószínűsíthető körülményeket. Cseppfolyós nitrogénnel lehűtött folyékony metánt gyémántüllőben 10 és 50 milliárd pascalos (azaz a légköri nyomás mintegy 100-500 ezerszeresének megfelelő) nyomással préseltek össze, majd infravörös lézerrel mintegy 2000-3000 kelvinre hevítették. A metánból fekete gyémántszemcsék váltak ki, amelyek a visszamaradt cseppfolyós szénhidrogénben lebegtek. A kutatók először Raman-spektroszkópiával (a mintán szóródó fotonoknak a molekulák rezgési vagy forgásállapotainak gerjesztésére fordított energiavesztesége alapján) azonosították a szuszpenzióban lebegő szemcsék kémiai összetételét, majd röntgenkrisztallográfiával vizsgálták kristályszerkezetüket. A két vizsgálat alapján egyértelműen bebizonyosodott, hogy szénhidrogénekkel szennyezett valódi gyémántszemcsék jöttek létre. Mint Jeanloz elmondta, éppen erre számítottak: a magas hőmérséklet ugyanis a metánt hidrogénre és szénre bontja, majd a nagy nyomás az utóbbit gyémánttá formálja. A folyamat során - a lézerrel besugárzott tartomány külső, hűvösebb részein - kettős és hármas szénkötéseket tartalmazó, összetettebb szénhidrogének is keletkeztek. Jeanloz és csapata a továbbiakban azt is meg akarja vizsgálni, hogy mi történik hasonló körülmények (magas hőmérséklet és nagy nyomás) közepette e bolygók légkörének olyan más, számottevő összetevőivel, mint például a víz vagy az ammónia.

(ÉT)

Ajánló:

Az Astronomy Now online oldalai. A Naprendszer bolygóinak színes bemutatása. A JATE (Szeged) gazdag magyar nyelvű oldalai a Naprendszerről.

Korábban: