آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد

آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد
آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد

غول های یخی منظومه شمسی، اورانوس و نپتون، به اندازه کافی مورد توجه قرار نمی گیرند و معمولا تمام توجه به خواهر و برادر بزرگتر آن ها، مشتری قدرتمند و زحل باشکوه معطوف می شود. شاید اگر صحبت از الماس به میان بیاید این دو سیاره نیز بتوانند کمی توجهات را جلب خود کنند. آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد؟

در نگاه اول، اورانوس و نپتون فقط سیارات ملال‌آور و خسته کننده از مولکول‌های غیرجالب هستند اما در زیر لایه‌های بیرونی این دنیاها ممکن است پدیده ای تماشایی و هیجان انگیز وجود داشته باشد؛ باران دائمی الماس.

“غول های یخی” نامی است که اخترشناسان برای دسته بندی بیرونی ترین سیارات منظومه شمسی، اورانوس و نپتون استفاده می کنند. با این حال به طرز گیج کننده ای این نام هیچ ربطی به یخ به معنایی که معمولاً آن را تشخیص می دهیم، ندارد.

وجه تمایز در اینجا این است که این سیارات از چه چیزی ساخته شده اند. غول های گازی منظومه شمسی، مشتری و زحل، تقریباً به طور کامل از گاز هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و در مقابل اورانوس و نپتون بیشتر از آب، آمونیاک و متان ساخته شده اند.

اخترشناسان معمولاً این مولکول ها را “یخ” می نامند، اما واقعاً دلیل خوبی برای آن وجود ندارد، به جز این مورد که در هنگام تشکیل این سیارات برای اولین بار، عناصر تشکیل دهنده آن ها احتمالاً به شکل جامد بوده اند.

در اعماق یخ

در اعماق این سیارات و در زیر ابرهای سبز یا آبی اورانوس و نپتون، مقدار زیادی آب، آمونیاک و متان وجود دارد. اما این غول‌های یخی احتمالاً هسته‌های سنگی دارند که توسط عناصری احاطه شده‌اند که احتمالاً به حالت‌های کوانتومی عجیب و غریب فشرده شده‌اند. در برخی مواقع، این پدیده عجیب و غریب کوانتومی به یک مخلوط با فشار فوق العاده تبدیل می شود که به طور کلی با نزدیکتر شدن به سطح، رقیق می شود.

اما راستش را بخواهید، ما چیز زیادی در مورد فضای داخلی غول های یخی نمی دانیم. آخرین باری که ما داده های نزدیک از آن دو جهان را به دست آوردیم، سه دهه پیش بود، زمانی که وویجر 2 در مأموریت تاریخی خود غوغا کرد.

از آن زمان، مشتری و زحل میزبان چندین کاوشگر در مدار خود بوده اند، با این حال دیدگاه های ما از اورانوس و نپتون به رصدهای تلسکوپ محدود شده است. اخترشناسان و دانشمندان سیاره‌شناس برای درک آنچه درون آن سیارات وجود دارد، باید آن داده‌های ناچیز را بگیرند و با شبیه سازی آزمایشگاهی، شرایط درونی آن سیارات را تکرار کنند.

بعلاوه، مدل‌سازی ریاضی به اخترشناسان کمک می‌کند تا بر اساس داده‌های محدود بفهمند در یک موقعیت معین چه اتفاقی می‌افتد. سپس از طریق ترکیب مدل‌سازی ریاضی و آزمایش‌های آزمایشگاهی متوجه شدیم که باران الماس روی اورانوس و نپتون ممکن است وجود داشته باشد.

باران الماس روی اورانوس و نپتون

ایده باران الماس برای اولین بار قبل از ماموریت وویجر 2 که در سال 1977 پرتاب شد، مطرح شده است. استدلال بسیار ساده بود: ما می دانیم که اورانوس و نپتون از چه چیزی ساخته شده اند و می دانیم که هر چه به عمق سیاره ای بروید، مواد داغ تر و متراکم تر می شوند.

مدل‌سازی ریاضی به پر کردن جزئیات مانند اینکه درونی‌ترین مناطق گوشته‌های این سیارات احتمالاً دمایی در حدود ۷۰۰۰ کلوین (۶۷۲۷ درجه سانتی‌گراد) و فشاری ۶ میلیون برابر جو زمین دارند، کمک می کند.

همین مدل‌ها به ما می‌گویند که بیرونی‌ترین لایه‌های گوشته‌ با دمای 2000 کلوین (1727 درجه سانتی‌گراد) و فشار کمتری (200000 برابر فشار جوی زمین)، بسیار خنک تر هستند. بنابراین، طبیعی است که بپرسیم برای آب، آمونیاک و متان در آن نوع دما و فشار چه اتفاقی می افتد.

فشارهای شدید به ویژه در مورد متان، می تواند مولکول را از هم جدا کند و کربن را آزاد کند. بعد از جدا شدن، کربن هم نوع خود را پیدا کرده و زنجیره های بلندی را تشکیل می دهد. سپس زنجیره های بلند به هم فشرده می شوند تا الگوهای کریستالی مانند الماس را تشکیل دهند.

آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد

سپس این الماس های متراکم تا زمانی که خیلی داغ شده و تا جایی که تبخیر می‌شوند، در لایه‌های گوشته می ریزند و به سمت بالا شناور می‌شوند و چرخه را تکرار می‌کنند. از این رو این چرخه به اصطلاح “باران الماس” نامیده می‌شود.

الماس های آزمایشگاهی

بهترین راه برای تایید این ایده، ارسال یک فضاپیما به اورانوس یا نپتون است که به این زودی ها ممکن نخواهد بود، بنابراین ما باید دومین راه را انتخاب کنیم؛ آزمایش های آزمایشگاهی.

روی زمین، ما می‌توانیم لیزرهای قدرتمندی را به سمت اهداف شلیک کنیم تا دما و فشارهای موجود در غول‌های یخی را برای مدت کوتاهی شبیه سازی کنیم. یک آزمایش با پلی استایرن (با نام مستعار استایروفوم) توانست الماس هایی در ابعاد نانو بسازد. اورانوس و نپتون حاوی مقادیر زیادی پلی استایرن نیستند اما کار با این ماده در آزمایشگاه بسیار آسان‌تر از متان بود و احتمالاً رفتار مشابهی دارد.

آیا باران الماس روی اورانوس و نپتون وجود دارد

همچنین، اورانوس و نپتون می‌توانند این فشارها را برای مدت طولانی‌تری نسبت به لیزر آزمایشگاهی حفظ کنند، بنابراین احتمالاً الماس‌ها می‌توانند بسیار بزرگ‌تر از اندازه‌های نانو باشند.

نتیجه نهایی؟ بر اساس هر آن چه در مورد ترکیب غول‌های یخی، ساختارهای درونی آن ها، نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی ریاضی ما می‌دانیم، باران الماس روی اورانوس و نپتون یک چیز بسیار واقعی است.

منبع:

مطالب مرتبط

>