Недра углеродных планет оказались потенциально богаты алмазами


Недра углеродных планет оказались потенциально богаты алмазами

Алмазные наковальни

Dan Shim / Arisona State University

Лабораторный эксперимент показал, как карбид кремния в недрах экзопланет может взаимодействовать с водой в условиях высоких давления и температуры: выяснилось, что он образует стишовит (модификацию диоксида кремния) с прожилками алмазов. Поскольку алмазы почти несжимаемы, ученые рассчитывают, что наличие большого их количества в недрах небесных тел повлияет на отношение массы тела к радиусу — важного параметра для экзопланетологии. Статья опубликована в The Planetary Science Journal.

Насколько распространены планетные системы, в которых углерод доминирует над кислородом, до конца неизвестно: по оценкам ученых, однако, их не менее 15 процентов. Мантия таких планет состоит не из силикатов, как у Земли, а из карбидов, и в Солнечной системе подобных планет нет — помимо силикатных, человечество близко знакомо только с ледяными мирами и газовыми гигантами.

Между тем, геологические процессы в карбидных мирах должны существенно отличаться. На Земле карбид кремния — редкий минерал, не формирующий структур планетарного масштаба, поэтому ученым-планетологам остается либо строить теории, либо проводить лабораторные эксперименты, чтобы выяснить, как может быть устроена жизнь на карбидных планетах.

Гаррисон Аллен-Саттер (Harrison Allen-Sutter) из Университета штата Аризона и его коллеги решили изучить взаимодействия карбида кремния с водой при высоких температуре и давлении. Недавние исследования показали, что при нагревании этот материал взаимодействует с оксидами и формирует графит, но эксперименты проводились при относительно низком давлении и не учитывали влияние воды.

Для симуляции условий планетарных недр физикам потребовалась алмазная наковальня и лазер для нагрева. Чтобы карбид кремния лучше поглощал лазерное излучение, его смешали с порошком золота в пропорции девять к одному. После этого смесь спрессовали в фольгу диаметром 200 микрон и толщиной 10, уложили в лунку на наковальне и залили дистиллированной водой. Затем образцы прошли несколько циклов сжатия и нагрева — пиковые температуры достигали 1900 кельвинов, а давление — 48 гигапаскалей.

Результат проанализировали при помощи рентгеноструктурного метода и микро-рамановской спектроскопии. Выяснилось, что карбид кремния превратился в стишовит — модификацию кремнезема (диоксида кремния), которая появляется при очень высоких давлениях. Минерал оказался устойчивым и пережил снятие давления и удаление воды. Кроме того, ученые выяснили, что вода мешала обнаружить небольшие вкрапления алмазов — их спектроскопические линии схожи с таковыми у льда VII.

Недра углеродных планет оказались потенциально богаты алмазами

Dan Shim / Arisona State University

Исследователи предполагают, что наличие большого количества алмазов в недрах углеродных планет уменьшит их плотность, поскольку этот материал плохо поддается сжатию. Отношение массы планеты к радиусу — один из ключевых параметров экзопланетологии, на основании которого рассчитывают условия на поверхности.

Инопланетный климат иногда могут улучшить неожиданные факторы. Например, ранее выяснилось, что пыль в атмосфере способствует жизни, а планеты-океаны, несмотря на в корне другую геологию, также способны ее поддерживать.

Василий Зайцев

Источник: nplus1.ru