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Das Universum ist seltsamer, als Sie sich vorstellen können, und in den Tiefen des Weltraums gibt es wilde und seltsame Exoplaneten – Planeten mit glühenden Lavaströmen oder Planeten, die so starken Gravitationskräften ausgesetzt sind, dass sie wie ein Fußball geformt sind. Wir können dieser Liste eine weitere Klasse seltsamer Planeten hinzufügen, jene, auf die es Diamanten regnet.
Es wird angenommen, dass der Diamantregeneffekt tief in Eisriesen wie Uranus und Neptun auftritt, und er wurde 2017 in einem Labor hier auf der Erde nachgebildet. Jetzt haben Forscher entdeckt, dass dieser Effekt nicht nur ein seltener Zufall ist, sondern häufiger auftreten könnte vorher gedacht.
Die internationale Forschergruppe, die mit dem SLAC National Accelerator Laboratory zusammenarbeitet, erzeugte zuvor den Diamantregeneffekt, indem sie Wasserstoff und Kohlenstoff extrem hohen Drücken aussetzte. Aber in dieser neuen Forschung wollten sie die Bedingungen realistischer machen, wie das Innere eines Eisriesenplaneten aussehen würde, indem sie auch andere vorhandene Elemente wie Sauerstoff einbeziehen.
Um diese Mischung von Chemikalien zu simulieren, verwendeten die Forscher ein bekanntes Material – PET-Kunststoff, wie er in guten Verpackungen verwendet wird, der sich als chemisch ähnlich zu den Bedingungen herausstellt, die sie schaffen wollten. „PET hat eine gute Balance aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, um die Aktivität von Eisplaneten zu simulieren“, erklärt einer der Forscher, Dominik Kraus von der Universität Rostock.
Die Forscher verwendeten einen Hochleistungslaser, um Stoßwellen im Kunststoff zu erzeugen, und beobachteten dann, wie die Röntgenstrahlen von ihnen abprallten. Dadurch konnten sie sehen, wie sich kleine Diamanten bildeten. Die im Experiment produzierten Diamanten waren sehr klein, Nanodiamanten genannt, aber etwa 5.000 Meilen unter der Oberfläche eines Eisriesen könnten sich viel größere Diamanten bilden, wo sie auf den eisigen Kern des Planeten fallen würden. Die Diamanten könnten sogar in den Kern einsinken und eine dicke Diamantschicht bilden.
In den neuen Experimenten stellte das Team fest, dass die Nanodiamanten bei niedrigeren Temperaturen und Drücken wuchsen, wenn sie Sauerstoff enthielten, was bedeutet, dass die Anwesenheit von Sauerstoff die Bildung von Diamantregen wahrscheinlicher macht. „Die Wirkung des Sauerstoffs bestand darin, die Trennung von Kohlenstoff und Wasserstoff zu beschleunigen und so die Bildung von Nanodiamanten zu fördern“, sagte Kraus. „Dadurch konnten sich Kohlenstoffatome leichter verbinden und Diamanten bilden.“
Mit dieser Entdeckung wollen die Forscher die Experimente nun erneut versuchen und Chemikalien wie Ethanol, Wasser und Ammoniak einbeziehen, um die Umgebung der Eisriesen noch genauer zu modellieren.
„Die Tatsache, dass wir diese extremen Bedingungen nachstellen können, um zu sehen, wie diese Prozesse in sehr kleinem Maßstab und sehr schnell ablaufen, ist aufregend“, sagte SLAC-Wissenschaftler und Mitarbeiter Nicholas Hartley. „Das Hinzufügen von Sauerstoff bringt uns dem vollständigen Bild dieser planetaren Prozesse näher als je zuvor, aber es gibt noch viel zu tun. Es ist ein Schritt auf dem Weg, die realistischste Mischung zu erhalten und zu sehen, wie sich diese Materialien auf anderen Planeten wirklich verhalten.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftler kommen voran.
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