Ученые разработали подход, позволяющий превращать "бутылочный" пластик ПЭТ в наноалмазы при помощи ускорителей частиц. Эти эксперименты помогли ученым воспроизвести условия, в которых возникают "алмазные дожди" в атмосфере экзопланет-гигантов, сообщила в пятницу пресс-служба Национальной ускорительной лаборатории SLAC.
"Молекулы этого полимера содержат в себе идеальную пропорцию атомов углерода, кислорода и водорода, максимально похожую на химический состав экзопланет-гигантов. Нам впервые удалось превратить их в наноскопические алмазы, а также раскрыть возможный механизм рождения магнитных полей у газовых гигантов", - заявил профессор университета Ростока (Германия) Доминик Краус, чьи слова приводит пресс-служба SLAC.
Большинство открытых на сегодняшний день экзопланет относится к категории так называемых горячих юпитеров. Так ученые называют газовые гиганты, которые удалены от светил на крайне малые расстояния, в разы меньшие, чем дистанция между Солнцем и Меркурием. По этой причине атмосфера таких планет разогревается до температуры в 1000-1300 градусов Кельвина (727-1027 градусов Цельсия).
В силу высоких температур и других необычных условий атмосфера таких планет часто состоит из крайне экзотических материалов. К примеру, за последние пять лет астрономы открыли миры, чьи небеса украшали свинцовые и стеклянные облака, а воздух состоял из испаренных металлов и горных пород. В верхних слоях атмосферы таких планет иногда идут дожди из алмазов, рубинов, сапфиров и прочих драгоценных камней.
Наноалмазы из пластика
Профессор Краус и его коллеги впервые воспроизвели этот процесс в ходе опытов на рентгеновском лазере LCLS, который установлен в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Он представляет собой мощный ускоритель частиц, который вырабатывает концентрированные пучки рентгеновских волн, способные давить с рекордно высокой силой на небольшие образцы материи.
Используя эту установку и ее аналоги в других странах мира, физики уже долгое время пытаются воспроизвести процессы, протекающие в верхних и нижних слоях атмосферы экзопланет. Для этого ученые подвергают образцы углеводородов и комбинации других молекул кратковременным, но очень мощным вспышкам рентгена, которые прогревают эти скопления материи до температуры в 6 тыс. градусов Цельсия и сжимают ее до примерно миллиона атмосфер.
Недавно профессор Краус и его коллеги обнаружили, что для этих экспериментов идеально подходит полиэтилентерфталат (ПЭТ), пластик, широко применяющийся при изготовлении бутылок и пластиковой посуды. Он содержит не только углерод и водород, как многие другие формы полимеров, но и кислород, присутствующий в атмосфере "горячих юпитеров" в виде воды и других соединений.
Первые опыты с ПЭТ показали, что облучение частиц этого пластика при помощи LCLS приводит к их превращению в наноалмазы, а также к образованию так называемой суперионной воды. Эта форма влаги необычно хорошо проводит электрический ток, что потенциально объясняет, почему "горячие юпитеры", в чьих недрах будет копиться эта вода, обладают необычно мощным магнитным полем, подытожили физики.