氷の惑星にダイヤモンドの雨が降る:磁場の秘密を解明する

雨が降るのは地球だけではありません。実際、他の惑星ではメタン、硫酸、さらにはダイヤモンドの雨が降ります。

ダイヤモンドの雨の形成は、海王星や天王星のような氷の惑星で起こる興味深い現象であり、最近、国際研究チームのおかげで新たな理解が得られました。シェーネフェルトにある欧州 X 線自由電子レーザー (XFEL) 施設の強力な X 線レーザーからの新しいデータは、複雑な磁場に光を当てました。

レーザーとダイヤモンド

以前、科学者たちはX線レーザーを使用して、大きなガス惑星の内部の高圧が炭素化合物をダイヤモンドに変える可能性があることを発見しました。これらのダイヤモンドは惑星の上層で形成され、宝石の雨のように内部に深く沈んでいくと考えられていました。しかし、ヨーロッパの XFEL での最新の実験は、別のメカニズムを示唆しているようです。

結果はNature Astronomy に掲載されました。 、炭素化合物からのダイヤモンドの形成は、これまでの想定よりも低い圧力と温度で始まることを示しています。これは、ダイヤモンドの雨が海王星や天王星のような巨大ガス惑星の浅い深さから始まることを意味します。

この発見は単なる好奇心や事実以上のものです。ダイヤモンドの雨が惑星の磁場の形成にこれまで考えられていたよりも大きな影響を与えている可能性があることを示唆しているため、これは重要な意味を持つ可能性があります。

「氷の惑星上の『ダイヤモンドの雨』は、私たちに解くべき興味深いパズルを提示します」と、この研究を主導したSLACの科学者マンゴ・フロスト氏は述べた。 「それは内部の加熱源を提供し、炭素を惑星のより深くまで輸送し、それらの特性と組成に重大な影響を与える可能性があります。これらの惑星にある導電性の氷内で動きが始まり、磁場の生成に影響を与える可能性があります。」

多くの場所でダイヤモンドの雨が降る可能性があります

この研究のもう 1 つの興味深い側面は、「ミニ海王星」として知られる、より小さなガス惑星にダイヤモンドの雨が降る可能性があることです。これらの惑星は私たちの太陽系には存在しませんが、銀河系では系外惑星として一般的です。ダイヤモンドの雨がこれらの小さな惑星で発生する可能性があるという発見は、宇宙の惑星現象に対する私たちの理解を広げます。

これらの氷の巨人の内部の状態をシミュレートするために、研究チームは炭素源としてポリスチレンで作られたプラスチックフィルムを使用しました。極度の圧力下では、この物質はダイヤモンドを形成し、惑星内部で起こると考えられているプロセスを模倣します。この実験では、巨大ガス惑星内部と同様の、華氏 3,992 度 (摂氏 2,200 度) を超える高圧と高温が発生しました。

実験のセットアップには、ミニ万力のように機能し、2 つのダイヤモンドの間にサンプルを挟むダイヤモンド アンビル セルが含まれていました。研究者らは、ヨーロッパの XFEL からの X 線パルスを使用して、セル内でのダイヤモンドの形成を観察することができ、このプロセスのタイミング、条件、順序についての貴重な洞察を得ることができました。

次に研究者らは、ダイヤモンドの雨がどのようにして他の惑星に形成され、その性質に影響を与えるのか、正確な理解に近づけるために、同様の実験を計画している。

「この画期的な発見は、私たちの地元の氷の惑星についての知識を深めるだけでなく、太陽系外の系外惑星における同様のプロセスを理解する上でも重要な意味を持ちます」と、SLAC の高エネルギー密度ディレクター、ジークフリード・グレンツァーは述べています。