آیا باران الماس در اورانوس و نپتون واقعیت دارد؟

آیا باران الماس در اورانوس و نپتون واقعیت دارد؟

ماجرای باران الماس در اورانوس و نپتون چیست؟ آیا بارش الماسی در این دو سیاره صحت دارد؟ بیایید نگاهی به یافته های جدید محققان بیندازیم.

غول‌های یخی اورانوس و نپتون به قدر کافی در مرکز توجه نیستند اما در عوض، تمام توجهات به خواهر و برادر بزرگتر آنها یعنی مشتری ابرقدرت و زحلِ باشکوه، معطوف شده است. در نگاه اول، اورانوس و نپتون شبیه توپ‌های کسل کننده و آرامی هستند که از مولکول‌هایی نه چندان جذاب تشکیل شده‌اند.

اما زیر لایه‌های پنهان این دو سیاره می‌توان انتظار دنیایی تماشایی و هیجان انگیز را داشت؛ چیزی مثل باران دائمی الماس! عبارت «غول‌های یخی» ممکن است تداعی‌گر تالکین‌ها باشد (موجوداتی در رمان‌های علمی-تخیلی) اما ستاره شناسان از این عبارت برای دسته بندی بیرونی‌ترین سیارات منظومه شمسی یعنی اورانوس و نپتون استفاده می‌کنند.

باران الماس در اورانوس و نپتون صحت دارد؟

شاید نام «غول یخی» کمی گیج کننده باشد زیرا برخلاف تصور شما از یخی است که در ذهن خود دارید. (یخی که توی نوشیدنی خود می‌اندازید.) اما باید بدانید که این عبارت هیچ ربطی به یخ خوردنی ندارد. چنین تفاوتی ناشی از ترکیبات این سیاره‌ها است. غول‌های گازی منظومه ما، مشتری و زحل، به طور کامل از گازهای هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند. این دو سیاره از طریق تجمع و انباشت این عناصر گازی توانسته‌اند به اندازه کنونی خود برسند.

در مقابل، اورانوس و نپتون بیشتر از آب، آمونیاک و متان ساخته شده‌اند. اخترشناسان معمولا این مولکول‌ها را «یخ» می‌نامند اما واقعا دلیل مناسبی برای این کار وجود ندارد، جز اینکه زمانی که این سیارات اولین بار شکل گرفتند، به حالت جامد بوده‌اند.

سفر به اعماق (نه چندان) یخی

در ژرفای ابرهای سبز و آبی اورانوس و نپتون، مقادیر زیادی آب، آمونیاک و متان وجود دارد اما این غول‌های یخی احتمالاً دارای هسته‌های سنگی هستند. هسته‌های مذکور با عناصر عجیب و غریبی احاطه شده که احتمالا توسط حالت‌های کوانتومی فشرده سازی شده‌اند.

در برخی مواقع، گذارهای کوانتومی مبدل به «سوپی» فوق العاده تحت فشار می‌شود که هر چه به سطح آن نزدیکتر شویم، رقیق‌تر خواهد شد. اما راستش را بخواهید، ما چیز زیادی در مورد فضای داخلی غول‌های یخی نمی‌دانیم.

آخرین باری که موفق به جمع‌آوری داده از این دو سیاره شدیم، حدود سه دهه پیش بود که کاوشگر وویجر ۲ در سفر تاریخی خود، غوغا به پا کرد. از آن زمان به بعد، مشتری و زحل میزبان کاوشگرهای متعددی بوده‌اند؛ با این وجود، نظرات و دیدگاه‌های دانشمندان در خصوص غول‌های یخی، به رصدهای تلسکوپی محدود شده است.

اخترشناسان و دانشمندان سیاره شناس، در تلاش هستند تا با کمک این داده‌های اندک و جزئی و ترکیب آنها با سایر اطلاعات آزمایشگاهی، اتفاقات درون این سیاره‌ها را درک کنند. علاوه بر این آنها از روش‌های ریاضی و مدل سازی بهره می‌برند. مدل‌سازی ریاضی به اخترشناسان کمک می‌کند تا بر اساس داده‌های محدود بفهمند در یک موقعیت معین چه اتفاقی می‌افتد.

از طریق همین مدل سازی‌های ریاضی و ترکیبات داده‌های آزمایشگاهی است که دانشمندان متوجه شده‌اند که ممکن است اورانوس و نپتون، باران‌های الماسی داشته باشند.

باران‌هایی از جنس الماس

ایده باران الماس برای اولین بار پیش از ماموریت وویجر ۲ که در سال ۱۹۷۷ پرتاب شد، مطرح گردید. چنین استدلالی بسیار ساده است: می‌دانیم که اورانوس و نپتون از چه عناصری تشکیل شده‌اند و نیز می‌دانیم که هر چه به مرکز یک سیاره نزدیکتر شوید، مواد درون آن داغ‌تر و متراکم‌تر خواهند شد.

مدل سازی ریاضی می‌تواند به کشف جزئیات مهم کمک کند؛ برای مثال به کمک مدل سازی می‌توانیم بفهمیم که بخش‌های داخلی و گوشته این دو سیاره احتمالا دمای ۶۷۲۷ درجه سانتی گراد و فشار تقریبی ۶ میلیون برابر جو زمین دارند. همچنین مدل سازی ریاضی می‌گوید که دمای لایه‌های فوقانی گوشته کمی سردتر است. دما در این لایه‌ها می‌تواند به ۱۷۲۷ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد و فشار در این نواحی ۲۰۰ هزار برابر فشار جو زمین است.

بنابراین طبیعی است که بپرسیم: برای آب، آمونیاک و متان در این نوع دماها و فشارها چه اتفاقی می‌افتد؟ فشار شدید بر متان، منجر به تجزیه مولکول‌ها و آزادسازی کربن می‌شود. بعد از آن کربن زنجیره‌های طولانی‌تری تشکیل می‌دهد و سپس زنجیره‌های بلند به هم فشرده می‌شوند تا الگوهای کریستالی مانند الماس را تشکیل دهند.

الماس‌های متراکم در لایه‌های گوشته سقوط می‌کنند تا جایی که گوشته بسیار داغ شود. در این نقطه باران‌های الماس تبخیر می‌شوند و بالا می‌روند و این چرخه تکرار می‌شود و بدین ترتیب «باران الماس» به وجود می‌آید.

الماس‌های آزمایشگاهی

بهترین روش برای اینکه باران الماس را اثبات کنیم، ارسال فضاپیمایی به اورانوس و نپتون است. البته چنین ایده‌ای در حال حاضر غیرممکن است و میسر نخواهد شد، بنابراین باید دومین گزینه را انتخاب کنیم: شبیه سازی آزمایشگاهی! روی زمین با پرتاب لیزرهای قدرتمند به اهداف در بازه‌های کوتاه مدت، می‌توان دما و فشار داخلی غول‌های یخی را شبیه سازی کرد.

مثلا در یکی از این آزمایش‌ها محققان با کمک پلی استایرن، توانستند الماس‌هایی در اندازه نانو بسازند. البته نه اورانوس و نه نپتون حاوی مقادیر زیادی از پلی استایرن نیستند اما این پلاستیک در دسترس، در محیط آزمایشگاهی احتمالا رفتاری مشابه با متان خواهد داشت.

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 رشد کنند. نتیجه نهایی چیست؟ براساس هر آنچه در مورد ترکیب غول‌های یخی، ساختارهای درونی آنها، نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی ریاضی می‌دانیم، باران الماس امری کاملاً واقعی است.

منبع :space.comمنبع گجت نیوز