Das Universum ist seltsamer, als Sie sich vorstellen können, und draußen in den Tiefen des Weltraums gibt es wilde und seltsame Exoplaneten zu finden – Planeten mit glühenden Lavaströmen oder Planeten, die unter so starken Gravitationskräften stehen, dass sie wie ein Fußball geformt sind. Wir können dieser Liste eine weitere Klasse seltsamer Planeten hinzufügen, auf denen es Diamanten regnet.
Es wird angenommen, dass der Diamantregeneffekt tief in Eisriesen wie Uranus und Neptun auftritt, und er wurde 2017 in einem Labor hier auf der Erde nachgebildet. Jetzt haben Forscher herausgefunden, dass dieser Effekt nicht nur ein seltener Zufall ist, sondern einer sein könnte häufiger als bisher angenommen.
Die internationale Forschergruppe, die mit dem SLAC National Accelerator Laboratory zusammenarbeitet, erzeugte zuvor den Diamantregeneffekt, indem sie Wasserstoff und Kohlenstoff extrem hohen Drücken aussetzte. Aber in dieser neuen Forschung wollten sie die Bedingungen für das Innere eines Eisriesenplaneten realistischer machen, indem sie auch andere vorhandene Elemente wie Sauerstoff einbeziehen.
Um diesen Chemikalienmix zu simulieren, verwendeten die Forscher ein bekanntes Material – PET-Kunststoff, wie er in guten Verpackungen verwendet wird, der sich als chemisch ähnlich zu den Bedingungen herausstellt, die sie schaffen wollten. „PET hat eine gute Balance zwischen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, um die Aktivität auf Eisplaneten zu simulieren“, erklärt einer der Forscher, Dominik Kraus von der Universität Rostock.
Die Forscher verwendeten einen Hochleistungslaser, um Stoßwellen im Kunststoff zu erzeugen, und beobachteten dann, wie Röntgenstrahlen davon abprallten. Dadurch konnten sie sehen, wie sich kleine Diamanten bildeten. Die im Experiment produzierten Diamanten waren sehr klein, Nanodiamanten genannt, aber etwa 5.000 Meilen unter der Oberfläche eines Eisriesen könnten sich viel größere Diamanten bilden, wo sie auf den eisigen Kern des Planeten fallen würden. Die Diamanten könnten sogar in den Kern einsinken und eine dicke Diamantschicht bilden.
In den neuen Experimenten fand das Team heraus, dass die Nanodiamanten bei niedrigeren Temperaturen und Drücken wuchsen, wenn sie Sauerstoff enthielten, was bedeutet, dass die Anwesenheit von Sauerstoff die Bildung von Diamantregen wahrscheinlicher macht. „Der Sauerstoff beschleunigte die Spaltung von Kohlenstoff und Wasserstoff und förderte so die Bildung von Nanodiamanten“, sagt Kraus. „Das bedeutete, dass sich die Kohlenstoffatome leichter verbinden und Diamanten bilden konnten.“
Mit dieser Entdeckung wollen die Forscher die Experimente nun erneut versuchen und Chemikalien wie Ethanol, Wasser und Ammoniak einbeziehen, um die Umgebung von Eisriesen noch genauer zu modellieren.
„Die Tatsache, dass wir diese extremen Bedingungen nachstellen können, um zu sehen, wie sich diese Prozesse auf sehr schnellen, sehr kleinen Skalen abspielen, ist aufregend“, sagte SLAC-Wissenschaftler und Mitarbeiter Nicholas Hartley. „Das Hinzufügen von Sauerstoff bringt uns näher als je zuvor an das vollständige Bild dieser planetaren Prozesse, aber es gibt noch mehr zu tun. Es ist ein Schritt auf dem Weg, die realistischste Mischung zu erhalten und zu sehen, wie sich diese Materialien wirklich auf anderen Planeten verhalten.“
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
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