ถ้าคุณคิดว่าอากาศไม่ดีบนโลกของเรา ลองพิจารณาดาวเนปจูนยักษ์น้ำแข็งและซึ่งคาดว่าความกดดันที่รุนแรงและอุณหภูมิที่ร้อนจัดทำให้เกิดฝนเพชรที่ตกลงมา ขณะนี้ นักวิจัยได้สร้างผลกระทบบนโลกขึ้นมาใหม่แล้ว
นักวิจัยสามารถผลิตและศึกษาฝนเพชรนี้ในห้องแล็บโดยใช้เลเซอร์ออพติคอลกำลังสูงเพื่อให้ความร้อนโพลีสไตรีนอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจสภาวะบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสมากขึ้น
นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการสำรองการคาดเดาที่มีการศึกษาของเราเกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีประเภทต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในยักษ์น้ำแข็งในระบบสุริยะของเราและที่อื่นๆ ตามที่ทีมงานจากสถาบันต่างๆ ทั่วสหรัฐอเมริกาและเยอรมนีระบุ
“ก่อนหน้านี้ นักวิจัยทำได้เพียงสันนิษฐานว่าเพชรได้ก่อตัวขึ้นแล้ว”หัวหน้านักวิจัย Dominik Kraus กล่าวจาก Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf ประเทศเยอรมนี "เมื่อฉันเห็นผลการทดลองครั้งล่าสุดนี้ มันเป็นช่วงเวลาที่ดีที่สุดในอาชีพนักวิทยาศาสตร์ของฉัน"
เครื่องมือเรื่องในสภาวะที่รุนแรงที่ SLAC เครดิต: SLAC National Accelerator Laboratory
เมื่อดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส นักวิทยาศาสตร์คิดว่าแรงกดดันที่รุนแรงผลักดันไฮโดรเจนและคาร์บอนที่พบในดาวเคราะห์ให้กลายเป็นเพชร ซึ่งทั้งหมดเกิดขึ้นใต้พื้นผิวประมาณ 8,050 กิโลเมตร (5,000 ไมล์)
ไม่มีโพลีสไตรีนบนดาวเคราะห์เหล่านี้ แต่เป็นสารเคมีที่เหมาะสมสำหรับสารประกอบที่เกิดจากมีเธน ซึ่งพบอยู่มากมายบนดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส
เพื่อสร้างเอฟเฟกต์ขึ้นมาใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างคลื่นกระแทก 2 คลื่นในพลาสติกโพลีสไตรีน โดยใช้เครื่องมือ Matter in Extreme Conditions ที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLACเพื่อสร้างความร้อนจำนวนมหาศาล
เมื่อคลื่นกระแทกทั้งสองปะทะกัน ทำให้เกิดอุณหภูมิประมาณ 5,000 เคลวิน (4,727 องศาเซลเซียสหรือ 8,540 องศาฟาเรนไฮต์) และแรงกดดันประมาณ 150 GPa (เกือบครึ่งหนึ่งของระดับความดันที่แกนโลก) – คล้ายกับสภาวะที่คิดว่ามีอยู่บนดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส
เป็นผลให้อะตอมของคาร์บอนเกือบทุกอะตอมในพลาสติกถูกรวมเข้ากับโครงสร้างของเพชรที่มีความกว้างเพียงไม่กี่นาโนเมตร แม้ว่าบนดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเพชรสามารถมีน้ำหนักได้ถึงหลายล้านกะรัต
"เวลาทดลองสั้นมาก" หนึ่งในทีม Dominik Kraus จาก Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf กล่าวกับ Nicola Davis ที่เดอะการ์เดียน- “การที่เราเห็นลายเซ็นต์ของเพชรที่ชัดเจนนี้ เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมากจริงๆ”
การรู้ปฏิกิริยาเช่นนี้เป็นไปได้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คำนวณขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเราได้ ซึ่งโดยปกติจะวัดเป็นความสัมพันธ์ระหว่างมวลและรัศมี และองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ก็สามารถช่วยหาผลรวมเหล่านั้นได้
ยิ่งไปกว่านั้น ความลึกลับประการหนึ่งที่การทดลองฝนเพชรนี้สามารถช่วยอธิบายได้ก็คือ เหตุใดยักษ์น้ำแข็งจึงสามารถสร้างความร้อนได้มากกว่าที่เราคาดไว้
"เพชรเหล่านี้จะจมลงเพราะมันหนักกว่าตัวกลางที่อยู่รอบๆ และเมื่อพวกมันจมลงไปก็จะเกิดการเสียดสีกับตัวกลางที่อยู่รอบๆ และเมื่อถึงจุดหนึ่งพวกมันจะหยุดลงเมื่อถึงแกนกลาง - และทั้งหมดนี้ทำให้เกิดความร้อน" เคราส์ บอกเดอะการ์เดียน-
สุดท้ายนี้ นักวิจัยหวังว่าการศึกษาของพวกเขาจะช่วยในการผลิตเพชรบนโลกนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพชรเทียมที่สร้างขึ้นจากวัตถุระเบิดในปัจจุบันสามารถผลิตด้วยเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น หากสามารถพัฒนาการวิจัยได้
ในตอนนี้ แม้ว่าจะเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่วิทยาศาสตร์สามารถช่วยให้เราเข้าใจดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากเราหลายพันล้านกิโลเมตร แม้ว่าเราจะไม่มีโอกาสไปเยือนในเร็วๆ นี้ก็ตาม
“เราไม่สามารถเข้าไปในดาวเคราะห์แล้วมองดูพวกมันได้ ดังนั้นการทดลองในห้องปฏิบัติการเหล่านี้จึงช่วยเสริมการสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียมและกล้องโทรทรรศน์”เคราส์กล่าว-
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติ-
