เป็นครั้งแรกที่ฝนเพชรที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าตกอยู่ในดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็งของระบบสุริยจักรวาลได้รับการสร้างขึ้นในห้องแล็บการศึกษาใหม่พบว่า
หลายพันไมล์ใต้พื้นผิวของดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็งเช่นดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสคาร์บอนและไฮโดรเจนคิดว่าจะบีบอัดภายใต้ความร้อนและความดันสูงเพื่อสร้างเพชรตามการวิจัยก่อนหน้านี้ย้อนกลับไป 30 ปี เพชรเหล่านี้จะถูกคิดว่าจะจมผ่านชั้นของดาวเคราะห์ยักษ์แก๊สยักษ์สร้าง "ฝนเพชร" ซึ่งในที่สุดก็ตั้งอยู่รอบ ๆ แกนดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตามจนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถยืนยันได้ว่าเมื่อใดและอย่างไรฝนที่มีฝนเช่นนี้สามารถก่อตัวขึ้นในเคมีอุณหภูมิและแรงกดดันที่พบได้ลึกภายในไจแอนต์น้ำแข็ง -ระบบสุริยะของเรา: ทัวร์ภาพถ่ายของดาวเคราะห์-
นักวิจัยจำลองการตกแต่งภายในของยักษ์น้ำแข็งโดยการสร้างคลื่นช็อกในโพลีสไตรีน (พลาสติกชนิดหนึ่ง) ด้วยเลเซอร์ที่เข้มข้นที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC ใน Menlo Park รัฐแคลิฟอร์เนีย โมเลกุลจำลองสไตรีนที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรคาร์บอนที่ได้มาจากมีเธนสารประกอบที่ให้ Neptune สีน้ำเงินโทนสี- ไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้เป็นอะไรเพชรเป็นความคิดที่จะเกิดจากในแรงกดดันและอุณหภูมิสูงในชั้นกลางของไจแอนต์น้ำแข็ง
นักวิทยาศาสตร์ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างคลื่นช็อกคู่โดยสมาชิกคนแรกของแต่ละคู่ถูกครอบงำโดยพันธมิตรที่แข็งแกร่งขึ้น เมื่อคลื่นกระแทกซ้อนทับกันเพชรที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 8,540 องศาฟาเรนไฮต์ (4,725 องศาเซลเซียส) และแรงกดดันประมาณ 1.48 ล้านเท่าของความดันบรรยากาศของโลกที่ระดับน้ำทะเล เงื่อนไขดังกล่าวมีลักษณะคล้ายกับสภาพแวดล้อมประมาณ 6,200 ไมล์ (10,000 กิโลเมตร) ใต้พื้นผิวของดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส
“ มันน่าแปลกใจมากที่เราได้ลายเซ็นเพชรที่ชัดเจนและเพชรเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว” Dominik Kraus ผู้เขียนนำนักเขียนนักฟิสิกส์เลเซอร์-พลาสม่าทดลองที่ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ห้องปฏิบัติการวิจัยในประเทศเยอรมนีบอกกับ Space.com "ฉันคาดว่าจะมองหาคำแนะนำเล็ก ๆ น้อย ๆ ในข้อมูลและเพื่อนร่วมงานทฤษฎีของเราคาดการณ์ว่ามันอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตการก่อตัวของเพชรในการทดลองของเราฉันได้เตรียมทีมของฉันสำหรับการทดลองและการวิเคราะห์ข้อมูลที่ยากมาก แต่จากนั้นข้อมูลก็ชัดเจนจากช่วงเวลาแรกในการทดลอง"
ในขณะที่เพชรเกิดขึ้นนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์พวกเขาโดยใช้ Intenseพัลส์เร็วของรังสีเอกซ์มีความยาวเพียง 50 femtoseconds-โดยพื้นฐานแล้ว "ความเร็วชัตเตอร์" ของกล้องเลเซอร์นี้คือ 50 ล้านของหนึ่งพันล้านวินาทีของวินาทีและสามารถจับปฏิกิริยาเคมีที่เคลื่อนไหวเร็วมาก สแน็ปช็อต X-ray เหล่านี้ช่วยจับองค์ประกอบทางเคมีที่แน่นอนและโครงสร้างโมเลกุลของเพชรเมื่อเกิดขึ้น
ในการทดลองนักวิจัยเห็นว่าเกือบทุกอะตอมคาร์บอนของเป้าหมายพลาสติกได้รวมอยู่ในเพชรสูงถึงสองสามนาโนเมตร (พันล้านเมตร) พวกเขาคาดการณ์ว่าหากปฏิกิริยาที่คล้ายกันเกิดขึ้นภายในดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสเพชรอาจมีขนาดใหญ่กว่ามาก (หนึ่งกะรัตคือ 200 มิลลิกรัมหรือ 0.007 ออนซ์)
แต่อย่าคาดหวังว่าการค้นพบเหล่านี้จะสร้างนักขุดเพชรให้กับดาวเนปจูนหรือดาวยูเรนัส
“ เพชรที่สร้างขึ้นในยักษ์น้ำแข็งและการทดลองของเรานั้นไม่ได้ตัดคุณภาพอัญมณีและบริสุทธ์ขัดเงา” Kraus บอกกับ Space.com แต่พวกเขาอาจเป็นเพชรทรงกลมที่เต็มไปด้วยสิ่งสกปรกเขากล่าว
นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าเป็นเวลาหลายพันปีเพชรเหล่านี้จะค่อยๆจมผ่านชั้นน้ำแข็งภายในยักษ์น้ำแข็งรวมกันเป็นชั้นหนารอบแกนของดาวเคราะห์เหล่านี้
“ บางรุ่นคาดการณ์ว่าอุณหภูมิรอบแกนอาจสูงพอที่เพชรจะละลายทำให้ทะเลใต้ดินของคาร์บอนโลหะเหลวบางทีอาจจะมีภูเขาน้ำแข็ง 'บางส่วนของภูเขาน้ำแข็งอยู่ด้านบน” Kraus กล่าว "สิ่งนี้สามารถช่วยอธิบายไฟล์สนามแม่เหล็กที่ผิดปกติของดาวยูเรนัสและเนปจูน อย่างไรก็ตามแบบจำลองส่วนใหญ่แนะนำว่า Diamond จะยังคงแข็งแกร่งรอบ ๆ คอร์ของดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส "
เมื่อเพชรเหล่านี้มีฝนตกลดลงพวกเขาคาดว่าจะสร้างความร้อนได้มากเมื่ออุกกาบาตเผาไหม้ขณะที่พวกเขาดิ่งลงสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ความร้อนนี้สามารถช่วยอธิบายได้ว่าทำไมเนปจูนร้อนกว่าที่คาดไว้ Kraus กล่าว
ยิ่งไปกว่านั้นการค้นพบใหม่เหล่านี้สามารถช่วยให้แสงสว่างเกี่ยวกับการทำงานด้านในของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลนอกระบบสุริยจักรวาลและในทางกลับกันช่วยให้นักวิจัยมีแบบจำลองที่ดีขึ้นและจำแนกดาวเคราะห์นอกระบบดังกล่าว Kraus กล่าว
นักวิจัยกล่าวเสริมว่าวันหนึ่งกล้องจุลทรรศน์ "nanodiamonds" ที่พวกเขาสร้างขึ้นสามารถเก็บเกี่ยวได้เพื่อการค้าเช่นยาและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบัน nanodiamonds ผลิตในเชิงพาณิชย์โดยใช้วัตถุระเบิดและ "เลเซอร์พลังงานสูงอาจสามารถให้วิธีที่สง่างามและควบคุมได้มากขึ้น" Kraus กล่าว อย่างไรก็ตามเลเซอร์ที่พวกเขาใช้ในปัจจุบันเร่งเพชรที่พวกเขาสร้างขึ้นด้วยความเร็วสูงมากประมาณ 11,185 ไมล์ต่อชั่วโมง (18,000 กม./ชม.) "และเราต้องหยุดพวกเขาเบา ๆ " เขากล่าว
นอกจากนี้การค้นพบเหล่านี้สามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจและปรับปรุงการทดลองที่พยายามสร้างพลังงานจากฟิวชั่นนิวเคลียร์ ในการทดลองบางอย่างเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะถูกล้อมรอบด้วยชั้นของพลาสติกและจากนั้นถูกทำลายด้วยเลเซอร์และการค้นพบใหม่เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า "การพิจารณากระบวนการทางเคมีอาจมีความสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองการผสมผสานฟิวชั่นบางประเภท" Kraus กล่าว
การวิจัยในอนาคตสามารถตรวจสอบบทบาทที่องค์ประกอบอื่น ๆ เช่นออกซิเจนไนโตรเจนและฮีเลียม - อาจเล่นในยักษ์ใหญ่น้ำแข็ง Kraus กล่าว เขาและเพื่อนร่วมงานของเขามีรายละเอียดการค้นพบของพวกเขาออนไลน์ 21 ส.ค. ในวารสาร Nature Astronomy
ติดตาม Charles Q. Choi บน Twitter@cqchoi- ติดตามเรา@spacedotcom-FacebookและGoogle+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับSpace.com-
