Νέα έρευνα εμπνευσμένη από γίγαντες πάγου όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός δείχνει ότι τα λέιζερ μπορούν να μεταμορφώσουν ένα κοινό πλαστικό σε μικροσκοπικά διαμάντια.
Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά ισχυρά λέιζερ, οι επιστήμονες ανατίναξαν φτηνό πλαστικό και το μεταμόρφωσαν σε μικροσκοπικά «νανοδιαμάντια» και παράλληλα, με αυτόν τον τρόπο, επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ενός εξωτικού νέου τύπου νερού. .
Τα ευρήματα θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποκαλύψουν την ύπαρξη βροχής διαμαντιών σε γίγαντες πάγου στο ηλιακό μας σύστημα και να εξηγήσουν γιατί αυτοί οι παγωμένοι κόσμοι έχουν τόσο παράξενα μαγνητικά πεδία. Η τεχνική της ανατίναξης με λέιζερ θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε περισσότερες γήινες εφαρμογές.
Τα νανοδιαμάντια είναι διαμάντια που έχουν μόνο λίγα νανόμετρα ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου. Έχουν τόσο υπάρχουσες όσο και πιθανές εφαρμογές, όπως η μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε άλλα αέρια και η παροχή φαρμάκων στο σώμα, δήλωσε στο Live Science ο συν-συγγραφέας της μελέτης Dominik Kraus, φυσικός στο Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf στη Γερμανία.
«Τα νανοδιαμάντια θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως εξαιρετικά μικροί και πολύ ακριβείς κβαντικοί αισθητήρες για θερμοκρασία και μαγνητικά πεδία, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε μια πληθώρα εφαρμογών», είπε ο Kraus.
Η τεχνική θα μπορούσε επίσης να μειώσει την πλαστική ρύπανση δημιουργώντας ένα οικονομικό κίνητρο για τον καθαρισμό και τη μετατροπή πλαστικών από τον ωκεανό, είπε.
Ένα πείραμα με δροσερές συνέπειες για παγωμένους γίγαντες πλανήτες
Για πολλά χρόνια, οι πλανητολόγοι υποψιάζονταν ότι τα διαμάντια σχηματίζονται μέσα στο παγωμένο εσωτερικό των γιγάντων πάγου όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός .
Εάν σχηματιστούν αυτά τα διαμάντια, τότε θα «έβρεχε» μέσα από το εσωτερικό αυτών των παγωμένων κόσμων.
Για να δουν εάν αυτή η διαδικασία ήταν εφικτή, οι ερευνητές πήραν ένα φύλλο πλαστικού από τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) -τον τύπο που βρίσκεται στα πλαστικά μπουκάλια- και χρησιμοποίησαν ένα υψηλής ισχύος οπτικό λέιζερ που βρέθηκε στο όργανο Matter in Extreme Conditions στο Εργαστήριο Εθνικού Επιταχυντή SLAC Linac Coherent Light Source για θέρμανση του πλαστικού στους περίπου 10.000 βαθμούς Φαρενάιτ (6.000 βαθμούς Κελσίου).
Αυτό δημιούργησε πιέσεις εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτές της ατμόσφαιρας της Γης για μόλις δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Αυτή η πίεση συντριβής των οστών συγκλόνισε το πλαστικό, προκαλώντας τα άτομα άνθρακα στο πλαστικό να επαναδιαμορφωθούν σε μια κρυσταλλική δομή, με το υδρογόνο και το οξυγόνο να παρασύρονται μέσα από αυτό το πλέγμα.
«Χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό λέιζερ ακτίνων Χ , θα μπορούσαμε να κοιτάξουμε μέσα στο δείγμα και να δημιουργήσουμε ταινίες με τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν εκεί», είπε ο Kraus. «Είδαμε πολύ αποτελεσματικό σχηματισμό νανοδιαμαντιών μέσα στα συμπιεσμένα πλαστικά μέσα στο χρονοδιάγραμμα των πειραμάτων μας — μόλις λίγα νανοδευτερόλεπτα».
Η νέα έρευνα δείχνει ότι αυτός ο τύπος σχηματισμού διαμαντιών μπορεί να είναι πιο συνηθισμένος από ό,τι πίστευαν προηγουμένως οι επιστήμονες, αυξάνοντας τις πιθανότητες οι γίγαντες του πάγου να φέρουν παχιά στρώματα διαμαντιών γύρω από τους συμπαγείς πυρήνες τους.
Το πείραμα υποδηλώνει επίσης έντονα ότι στις υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις που βρίσκονται στο εσωτερικό τέτοιων παγωμένων κόσμων, εμφανίζεται μια εξωτική κατάσταση νερού, που ονομάζεται υπεριονικός πάγος νερού .
Αυτή η παράξενη μορφή νερού επιτρέπει στα πρωτόνια να κινούνται μέσα από ένα πλέγμα ατόμων οξυγόνου . Εάν υπάρχει τέτοιο υπεριονικό νερό σε γίγαντες πάγου όπως ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, η κίνηση των πρωτονίων μέσω αυτού του εξωτικού τύπου ύλης μπορεί να βοηθήσει στη δημιουργία των περίεργων μαγνητικών πεδίων που παρατηρούνται σε αυτούς τους πλανήτες, είπε ο Kraus.
Οι προηγούμενοι υπολογισμοί πρότειναν ότι τα άτομα άνθρακα που πιθανώς βρίσκονται στο εσωτερικό των πλανητών θα καθιστούσαν κάθε υπεριονικό νερό που σχηματιζόταν εκεί εξαιρετικά ασταθές.
Αλλά «τα πειράματά μας δείχνουν τώρα ότι ο άνθρακας και το νερό απομειώνονται [ο ακούσιος διαχωρισμός των ουσιών σε ένα μείγμα] μέσω του σχηματισμού διαμαντιών», είπε ο Kraus. «Έτσι, μπορεί να υπάρχει απομονωμένο νερό μέσα στους πλανήτες, γεγονός που καθιστά πιο πιθανό τον σχηματισμό υπεριονικού νερού».
Και μπορεί σύντομα να είναι δυνατό για ένα διαστημόπλοιο να επισκεφθεί τους παγωμένους γείτονές μας για να δει αν υπάρχει πράγματι βροχή με διαμάντια και εξωτικό νερό.
«Ας ελπίσουμε ότι μέσα στην επόμενη δεκαετία, ένας νέος διαστημικός ανιχνευτής της NASA θα εκτοξευθεί στον Ουρανό, όπως μόλις ορίστηκε ως η υψηλότερη προτεραιότητα από τη δεκαετιακή έρευνα», είπε ο Kraus.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να έχουν περισσότερες εμπορικές εφαρμογές. Αυτή τη στιγμή, οι άνθρωποι φτιάχνουν νανοδιαμάντια πυροδοτώντας άνθρακα ή ανατινάζοντας μεγαλύτερα διαμάντια σε κομμάτια με εκρηκτικά, δημιουργώντας ένα κουκούτσι από διαμάντια διαφορετικού μεγέθους. Η νέα μέθοδος θα ήταν ένας πιο καθαρός τρόπος για να φτιάξετε διαμάντια συγκεκριμένων μεγεθών, είπε ο Kraus.
