کشف شگفت انگیز در دوردست: بارش الماس از آسمان! - وبلاگ غزل

به گزارش وبلاگ غزل، مدتهاست دانشمندان تصور می نمایند که شکل و نوع متفاوت و عجیبی از بارش باران که باران الماس نامیده می گردد، در اعماق سیارات غول پیکر منجمد رخ می دهد و حالا این احتمال وجود دارد که این نوع بارش ها رایج تر از آنچه تا پیش از این انتظار می رفته، باشند.

به گزارش وبلاگ غزل، گروهی از محققان، به آنالیز موادی مشابه با آنچه در سیاره های بزرگ یخی در منظومه شمسی از جمله نپتون و اورانوس یافت می گردد پرداخته و کشف کردند که حضور اکسیژن احتمال تشکیل الماس را افزایش می دهد و الماس ها ممکن است در دما و فشار پائین تشکیل و ساخته شوند.

این بدان معناست که الماس ها می توانند در طیف وسیعی از شرایط در سراسر این مکان های سرد، رشد نمایند و در نتیجه این شانس وقوع بارش باران های الماسی در فضای داخلی این سیارات غول پیکر یخی را افزایش می دهد. در همین آزمایش ها شکل گیری شکل عجیبی از آب نیز کشف شد که ممکن است به شرح میدان های مغناطیسی در سیاره های اورانوس و نپتون که تابه امروز ستاره شناسان را گیج نموده بود، یاری زیادی کند.

این تحقیق ممکن است تصویر ما از غول های یخی را تغییر دهد. غول های یخی نظریه ای است که به وسیله بعضی دانشمندان به عنوان یکی از رایج ترین شکل های سیارات فراخورشیدی درباره سیاره های خارج از منظومه شمسی ارائه شده است.

تیمی از دانشمندان، شامل محققانی از دپارتمان انرژی در لابراتوار ملی شتاب دهنده SLAC آمریکا همراه با هلمولتز زنتروس درسدن روسندورف (HZDR) و دانشگاه روستوک، به پژوهش های قبلی در زمینه شرایط و مواد تشکیل دهنده غول های یخ که در زمان شکل گیری در معرض باران الماس بوده اند، ادامه دادند.

در تحقیقات نو پیش بینی شده که الماس های روی نپتون و اورانوس می توانند رشد نموده و به مقدار های بزرگی حتی تا وزن میلیون ها قیراط برسند. اگرچه غول های یخی سطح جامدی ندارند ولی هرچه به سمت هسته آنها حرکت کنید، متراکم تر می شوند و این بدان معناست که در طول هزاران سال، الماس ها ممکن است در لایه های یخی فرو بروند و شروع به تجمع در اطراف قلب جامد سیارات نموده و یک لایه الماس ضخیم را شکل بدهند.

بیشتر بخوانید: خواص شگفت انگیز یک مکمل غذایی در جلوگیری از پیر شدن

به علاوه، محققان دریافتند که فاز نوی از آب که آب فوق یونی نامیده می گردد و گاهی وقت ها از آن تحت عنوان یخ سیاه داغ یاد می گردد، در کنار الماس ها تشکیل شده است. این آب فوق یونی در دماها و فشارهای بالا وجود دارد؛ در شرایطی که مولکول های آب به اجزایی متشکل از اکسیژن شکسته شده و یک شبکه کریستالی را تشکیل می دهند که در آن هسته های هیدروژن آزادانه شناور هستند.

هسته های هیدروژن بار مثبت دارند؛ بدین معنا که آب فوق یونی می تواند جریان الکتریکی را راهنمایی نموده و باعث ایجاد میدان های مغناطیسی گردد. همین موضوع علت وجود میدان های مغناطیسی غیرعادی در اطراف سیاره های اورانوس و نپتون را توجیه می نماید.

سیلویا پاندولفی، دانشمند SLAC و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی در این رابطه گفته: تجربه نشان می دهد که چطور این عناصر می توانند شرایط را تغییر دهند، به نحوی که الماس ها برروی غول های یخی شکل بگیرند. اگر می خواهیم دقیقا سیاره ها را مدل سازی کنیم، باید تا جایی که می توانیم به ترکیب فعلی درون سیاره نزدیک شویم .

تصویر پیچیده تری از شکل گیری الماس ها

سیگفرید گلنزر، مدیر بخش چگالی انرژی بالا در SLAC شرح داده که شرایط داخل سیاره هایی مثل غول های یخی، پیچیده است؛ چرا که فاکتورهای شیمیایی زیادی در شکل گیری الماس ها دخیل هستند. او در این رابطه گفته:در مقالات قبلی، ما برای اولین بار بود که مستقیما تشکیل الماس را از هر ترکیباتی دیدیم. از آن موقع به بعد آزمایش های خیلی زیادی با مواد خالص مختلف صورت گرفته و آنچه ما در این مرحله می خواستیم که دریابیم، این بود که این نوع مواد شیمیایی اضافه، چه نوع اثری دارند.

این تیم آزمایش هایش را با بهره گیری از یک ماده پلاستیکی متشکل از ترکیبی از هیدروژن و کربن (عناصری که معمولاً در غول های یخی یافت می شوند) شروع کرد و در آخرین آنالیز ها، پلاستیک PET (پلی اتیلن ترفتالات) را جایگزین این ماده پلاستیکی کردند.

پلاستیک پت که در کره زمین در موارد مختلفی از جمله بسته بندی، ساخت بطری های نوشیدنی و ظروف استفاده می گردد، می تواند دقیقا شرایط یافت شده در خصوص غول های یخی را همانندسازی کند.

دومینیک کراوس، فیزیکدان HZDR و استاد دانگشاه روستوک دراین باره گفته: در پلاستیک پت، تعادل خوبی بین کربن، هیدروژن و اکسیژن برقرار است تا بدین ترتیب بتوان فعالیت ها در سیاره های یخی را شبیه سازی کرد.

تیم تحقیقاتی توانستند تا با ایجاد امواج شوک در پلاستیک پت با بهره گیری از لیزرهای نوری پرقدرت، این آزمایش را انجام دهند و ببیند که با استفاده از پالس های اشعه ایکس از منابع نوری منسجم Linac (LCLS) درداخل پلاستیک چه اتفاقاتی رخ می دهد. این کار به آنها اجازه داد تا شاهد اتم های درون پت باشند که خود را در مناطقی به شکل الماس مرتب سازی می نمایند و سرعت رشد آنها در این نواحی را مورد مقدار گیری قرار دادند.

دانشمندان علاوه بر کشف مناطقی به شکل الماس که در ابعادی به مقدار چند نانومتر رشد کردند، دریافتند که حضور اکسیژن در پلاستیک پت، بدین معناست که نانو الماس ها در فشار و دمای کمتر، بیشتر از آنچه تا پیش از این دیده بودند، رشد می نمایند.

کراوس ادامه داد: تاثیر اکسیژن در این ماجرا این بود که باعث سرعت بخشیدن به شکافت کربن و هیدروژن شده و در نتیجه تشکیل نانو الماس ها را تقویت می نماید. بدین معنا که اتم های کربن راحت تر با هم ترکیب شده و الماس را تشکیل می دهند.

نانو الماس ها: چیزهای خوب، در ابعاد کوچک ارائه می شوند

این آنالیز به صورت بالقوه راستا را در راستای شیوه ای نو برای ساخت الماس هایی با ابعاد کمتر از یک میکرومتر که تحت عنوان نانو الماس شناخته می شوند، نشان می دهد. بدین ترتیب که با برخورد پلاستیک پت با شوک ناشی از فشرده سازی لیزری، می توان این نانو الماس ها را فراوری کرد.

بنجامین اوفوری اوکای، دانشمند SLAC و یکی از همکاران این پروژه در این رابطه گفت: نحوه ایجاد این نانو الماس ها با بهره گیری از دسته ای کربن یا الماس و منفجر کردن آنها با مواد منفجره است. این باعث فراوری نانو الماس ها در سایزها و شکل های مختلف می گردد که کنترل آن سخت است. آنچه ما در این آزمایش شاهدش هستیم، واکنش متفاوتی از همان گونه قراردادن این مواد در دما و فشار بالاست.

او در ادامه به این نکته اشاره نمود که فراوری لیزر می تواند روش کنترل شده تر و مرتب تری برای فراوری نانو الماس ها باشد: اگر ما راههایی برای تغییر دادن بعضی چیزها در واکنش پذیری طراحی کنیم، می توانیم سرعت شکل گیری آنها و در نتیجه بزرگتر شدنشان را تغییر دهیم.

نانو الماس ها کاربردهای فراوانی در علم پزشکی دارند که به عنوان مثال در دارورسانی، جراحی های غیر تهاجمی و ساخت حسگرهای پزشکی و حتی شاخه فناوری کوانتومی که شاخه ای درحال رشد است، به کار می روند.

محققان حالا در تلاشند تا آزمایش هایی را با بهره گیری از نمونه های مایع حاوی مواد شیمیایی از جمله اتانول، آب و آمونیاک (بعضی از مواد اصلی تشکیل دهنده غول های یخی) انجام دهند تا بتوانند تصویر بهتری از آنچه زیر اتمسفر یخ زده این سیاره های سرد در حال وقوع است، به دست بیاورند.

نیکلاس هارتلی، یکی از محققان SLAC در این رابطه گفته:این واقعیت که ما می توانیم این شرایط حداکثری را بازسازی کنیم تا ببینیم که چطور این فرایندها در زمان های بسیار کوتاه رخ می دهند، واقعا هیجان انگیز است. اضافه کردن اکسیژن به این آزمایش، ما را از آنچه فکر می کردیم، به تماشا تصویر کاملی از فرآیند این سیاره ها نزدیک تر نموده ولی هنوز کارهای بیشتری در جریان انجام است. این یک گام در راستا رسیدن به واقع بینانه ترین ترکیب است تا ببینیم که این مواد در دیگر سیارات چطور رفتار می نمایند.

نتایج تحقیقات این گروه، در آخرین نسخه از مجله Science Advances منتشر شده است.

منبع: اسپیس

5858