Почему на Юпитере идут дожди из настоящих алмазов

Недружелюбный гигант

Юпитер – самая крупная планета в нашей Солнечной системе, отличающаяся совершенно непригодными для жизни условиями, ураганными ветрами в атмосфере, колоссальной гравитацией и отсутствием твердой поверхности.

Это газовый гигант, который в большей степени состоит из водорода и гелия, в меньшей степени – из метана, аммиака, сероводорода и воды. Газовая оболочка без четкой разделительной черты переходит в бескрайний океан расплавленного металлического водорода. Ядро гиганта может быть как в жидком, там и в твердом состоянии.




Любопытство представляет нижний слой атмосферы. Он охлажден до −130 °C и богат жидкой водой в виде мельчайших капель. Ученые предположили, что здесь могла бы образоваться водно-углеводородная форма жизни, с организмами размером с земной город-миллионник.

Погружаясь вглубь планеты, температура вырастает до +20 000 °C с атмосферным давлением до 4000 ГПа.

Нужно отметить, что с Земли видны лишь несколько слоев атмосферы, которые скрывают Юпитер плотными непрозрачными газовыми облаками. Поэтому о том, что происходит в глубине планеты, исследователи могут только предполагать, основываясь на законах физики. В сущности, алмазные дожди стали именно таким предположением.

Драгоценный дождь

Учитывая вышеуказанные условия, планетологи Мона Делитски и Кевин Бейнс в 2013 году высчитали модель преобразования газа метана в алмаз.

Дело в том, что на Юпитере беспрестанно бушуют мощные штормы. Образовавшиеся в них молнии высвобождают из молекул метана атомы углерода. Те, в свою очередь, в больших объемах объединяются друг с другом, после чего медленно падают вглубь планеты.

Эти несанкционированные собрания атомов являются обычной сажей – продуктом неполного сгорания, после встречи с молнией. Чем глубже эта сажа опускается, тем большее давление и нагрев она испытывает, пока, в какой-то момент, не преобразуется в графит, схожий с графитом в наших земных карандашах.

При давлении более 100 000 атмосфер и температуре 1600 градусов графит превращается в алмаз. Однако, на этом его путешествие не заканчивается. Ввиду отсутствия твердой поверхности на Юпитере, падать алмазу приходится до самого ядра планеты.




Пролетев 30 000 км и попав в зону, где температура подскакивает до 8 000 °C, алмаз начинает таять, падая на ядро, если оно все-таки твердое, в виде алмазных капель (жидкого углерода). Общий путь от сажи до алмазной капли достигает 52 000 км.

Надо сказать, что в таком преобразовании нет ничего не обычного. Точно также люди создают искусственные алмазы прямо на Земле. Это химическое осаждение алмазов из газовой фазы – CVD-алмазы.

Согласно такой модели размер алмазов варьируется от одного миллиметра до 10 сантиметров в диаметре. Каждый год выпадает до 1 000 тонн таких осадков.

К слову, Юпитер не единственный гигант, обладающий такими запасами алмазов. Подобная картина наблюдается в Сатурне – тоже газовом гиганте. А вот на братьях Юпитера Уране и Нептуне алмазных дождей почему-то нет. Хотя объем метана у них ничуть не меньше.

Люди, которые не верят в сказки

Открытие планетологов породило разного рода фантазии, где люди в далеком будущем смогут добывать алмазы для нужд Земли. Технически, человечество может сделать это даже сейчас. Но эти фантазии навсегда останутся фантазиями, поскольку такие алмазы вызовут финансовый хаос на Земле.




А вот Дэвид Стивенсон – планетолог из Калифорнийского технологического института, раскритиковал своих коллег, считая, что они неверно применили законы термодинамики и, алмазных дождей на Юпитере быть не может.

Исследователь заявил, атомы углерода не успеют преобразоваться в графит, а вместо этого растворятся в водороде подобно сахару в воде. Другой физик Лука Гирингелли поддержал Стивенсона. По его мнению, объема углерода на Юпитере не достаточно для алмазных осадков.

Как бы то ни было, большинство специалистов оказались на стороне Мона Делитски и Кевина Бейнса. Поэтому можно считать, что алмазные дожди все-таки идут, но увидеть мы их, никогда не сможем.