Wissenschaftler haben im Labor einen "Diamantfall" nachgewiesen - ein seltsames Phänomen, das nach den Vorhersagen der Theorie bei Uranus und Neptun beobachtet werden sollte.
Die Atmosphären der Eisriesen enthalten erhebliche Mengen an Methan und anderen flüchtigen organischen Stoffen. Simulationen zeigen, dass sie und Wasserstoff in einer Tiefe von Tausenden von Kilometern, in der der Druck ein geeignetes Niveau erreicht, dazu führen können, dass sich Diamantkristalle ziemlich schnell bilden und in Form von Schnee herausfallen.
Dominik Kraus und seine Kollegen demonstrierten diesen Prozess mit einem Laser des US National Accelerator Laboratory SLAC unter kontrollierten Bedingungen. Die Details ihrer Arbeit sind in einem Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde.
Leistungsstarke Laserpulse, die auf eine Kunststoffprobe aus Polystyrol gerichtet waren, erzeugten zwei aufeinanderfolgende Stoßwellen. Der zweite war größer und schneller als der erste und holte ihn im richtigen Moment ein. Die Interferenz dieser Wellen erzeugte sowohl tiefe Vertiefungen des Niederdrucks als auch Spitzen des Ultrahochdrucks, wo die Bildung kurzlebiger Diamantkristalle stattfand. Das LCLS-Tool ermöglichte es, den Prozess zu verfolgen und Milliarden Mal pro Sekunde „Schnappschüsse“zu machen.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Bildung von Diamanten bei Temperaturen von Hunderttausenden von Grad und Drücken in der Größenordnung von einer Million Atmosphären stattfand - fast eine Größenordnung höher, als dies in solchen Experimenten zuvor möglich war. Ähnliche Bedingungen können in der Atmosphäre von Eisriesen in einer Tiefe von etwa 10 000 km herrschen. Laut Dr. Kraus könnte dieser Prozess sogar bei nahezu absolutem Nullpunkt ablaufen, würde aber einen noch viel höheren Druck erfordern.
Bei der Herstellung solcher Diamanten aus Kunststoff kann man nicht reich werden: Die Größe der Kristalle überschritt einige Nanometer nicht. In den Atmosphären von Neptun und Uranus können sie jedoch nach theoretischen Berechnungen viel größer sein und Hunderte von Kilogramm Masse erreichen. Die festen Kerne dieser riesigen Planeten sind von einer dicken Schicht einer Mischung aus Eis unter enormem Druck umgeben, durch die riesige Diamanten langsam fallen. Sie können sich sogar unten ansammeln und den Kern mit einer atemberaubenden Diamantkruste umgeben.
Sergey Vasiliev
