08 januari 2024
(Nanowerk Nieuws) Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Mungo Frost van het SLAC National Accelerator Laboratory in Californië en waaronder DESY-wetenschappers, gebruikte de Europese röntgenvrije-elektronenlaser (XFEL) in Schenefeld om nieuwe inzichten te verwerven in de vorming en het voorkomen van diamantregen in ijs reuzen zoals Neptunus, Uranus of exoplaneten buiten ons zonnestelsel.
De resultaten, die nu zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurastronomie (“Diamondprecipitatiedynamiek van koolwaterstoffen bij ijzige binnenomstandigheden op de planeet”), geven ook aanwijzingen over de oorsprong van hun complexe magnetische velden.
De afbeelding illustreert het fenomeen van diamantregen op de planeet, waarbij diamanten door het omringende ijs naar beneden zakken. Naarmate deze diamanten dieper de planeet in reizen, nemen zowel de druk als de temperatuur gestaag toe. (Afbeelding: Europese XFEL / Tobias Wüstefeld)
In eerder werk met behulp van röntgenlasers hadden wetenschappers al ontdekt dat diamanten kunnen ontstaan uit koolstofverbindingen bij de drukken en temperaturen die in grote gasplaneten voorkomen. Dit bevestigt de mogelijkheid van diamantvorming in ijsreuzen die voornamelijk bestaan uit water, ammoniak en koolwaterstoffen. Na hun vorming zullen diamanten naar verwachting langzaam dieper in het binnenste van de planeet wegzinken als reactie op de zwaartekracht, wat resulteert in een ‘regen’ van edelstenen uit hogere lagen.
Een nieuw experiment bij het Europese XFEL heeft nu aangetoond dat de vorming van diamanten uit koolstofverbindingen plaatsvindt bij lagere drukken en temperaturen dan eerder werd aangenomen. In het geval van ijzige zonneplaneten betekent dit dat diamantregen zich op een kleinere diepte kan vormen dan aanvankelijk werd gedacht, en daarom een sterkere invloed op het magnetische veld zou kunnen hebben. Bovendien zou diamantregen ook mogelijk moeten zijn op gasplaneten die kleiner zijn dan Neptunus en Uranus, de zogenaamde ‘mini-Neptunussen’, een van de meest voorkomende soorten exoplaneten die buiten het zonnestelsel worden aangetroffen.
Na hun vorming kunnen diamantdeeltjes gas en ijs meenemen terwijl ze van de buitenste naar de binnenste lagen van de planeet afdalen, waardoor ijsstromen ontstaan. De nieuwe resultaten laten zien dat diamanten zich vormen boven een laag geleidend ijs die in beweging zal komen als de diamanten er doorheen vallen. Stromen van geleidende vloeistoffen werken als een soort dynamo waardoor de magnetische velden van planeten worden gevormd. “Diamantregen heeft waarschijnlijk invloed op de vorming van de complexe magnetische velden van Uranus en Neptunus,” zei Frost.
De groep gebruikte een plastic film gemaakt van de koolwaterstofverbinding polystyreen als koolstofbron, die werd blootgesteld aan de extreme drukken en temperaturen diep in het binnenste van deze ijzige planeten. Eerst werden hoge drukken gegenereerd door de folie tussen de punten van twee diamanten te persen met behulp van een zogenaamde ‘diamond aambeeldcel’, waarbij de aambeelden functioneren als een mini-bankschroef. De folie werd vervolgens blootgesteld aan meerdere doses hoogenergetische röntgenstraling om deze tot meer dan 2200 graden Celsius te verwarmen, waarmee de extreme omstandigheden diep in het binnenste van deze planeten werden nagebootst.
Vervolgens gebruikten de onderzoekers ook de röntgenpulsen van de Europese XFEL om te observeren wanneer en hoe de diamanten zich tijdens hun experimenten vormden. De druk en temperatuur waarbij diamanten werden waargenomen, stellen onderzoekers in staat te voorspellen op welke diepte ze zich naar verwachting in de planeet zullen vormen.
De afbeelding illustreert het fenomeen van diamantregen op de planeet, waarbij diamanten door het omringende ijs naar beneden zakken. Naarmate deze diamanten dieper de planeet in reizen, nemen zowel de druk als de temperatuur gestaag toe. (Afbeelding: Europese XFEL / Tobias Wüstefeld)
In eerder werk met behulp van röntgenlasers hadden wetenschappers al ontdekt dat diamanten kunnen ontstaan uit koolstofverbindingen bij de drukken en temperaturen die in grote gasplaneten voorkomen. Dit bevestigt de mogelijkheid van diamantvorming in ijsreuzen die voornamelijk bestaan uit water, ammoniak en koolwaterstoffen. Na hun vorming zullen diamanten naar verwachting langzaam dieper in het binnenste van de planeet wegzinken als reactie op de zwaartekracht, wat resulteert in een ‘regen’ van edelstenen uit hogere lagen.
Een nieuw experiment bij het Europese XFEL heeft nu aangetoond dat de vorming van diamanten uit koolstofverbindingen plaatsvindt bij lagere drukken en temperaturen dan eerder werd aangenomen. In het geval van ijzige zonneplaneten betekent dit dat diamantregen zich op een kleinere diepte kan vormen dan aanvankelijk werd gedacht, en daarom een sterkere invloed op het magnetische veld zou kunnen hebben. Bovendien zou diamantregen ook mogelijk moeten zijn op gasplaneten die kleiner zijn dan Neptunus en Uranus, de zogenaamde ‘mini-Neptunussen’, een van de meest voorkomende soorten exoplaneten die buiten het zonnestelsel worden aangetroffen.
Na hun vorming kunnen diamantdeeltjes gas en ijs meenemen terwijl ze van de buitenste naar de binnenste lagen van de planeet afdalen, waardoor ijsstromen ontstaan. De nieuwe resultaten laten zien dat diamanten zich vormen boven een laag geleidend ijs die in beweging zal komen als de diamanten er doorheen vallen. Stromen van geleidende vloeistoffen werken als een soort dynamo waardoor de magnetische velden van planeten worden gevormd. “Diamantregen heeft waarschijnlijk invloed op de vorming van de complexe magnetische velden van Uranus en Neptunus,” zei Frost.
De groep gebruikte een plastic film gemaakt van de koolwaterstofverbinding polystyreen als koolstofbron, die werd blootgesteld aan de extreme drukken en temperaturen diep in het binnenste van deze ijzige planeten. Eerst werden hoge drukken gegenereerd door de folie tussen de punten van twee diamanten te persen met behulp van een zogenaamde ‘diamond aambeeldcel’, waarbij de aambeelden functioneren als een mini-bankschroef. De folie werd vervolgens blootgesteld aan meerdere doses hoogenergetische röntgenstraling om deze tot meer dan 2200 graden Celsius te verwarmen, waarmee de extreme omstandigheden diep in het binnenste van deze planeten werden nagebootst.
Vervolgens gebruikten de onderzoekers ook de röntgenpulsen van de Europese XFEL om te observeren wanneer en hoe de diamanten zich tijdens hun experimenten vormden. De druk en temperatuur waarbij diamanten werden waargenomen, stellen onderzoekers in staat te voorspellen op welke diepte ze zich naar verwachting in de planeet zullen vormen.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64361.php
