Cảnh tượng kim cương từ trên trời rơi xuống không xảy ra trên hành tinh của chúng ta nhưng các nhà khoa học cho rằng đó là một hiện tượng hoàn toàn có thật. Chúng thực sự xuất hiện trên bề mặt của các khí khổng lồ như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Mới đây, họ đã tái tạo lại những điều kiện then chốt để hình thành hiện tượng “Mưa kim cương” trong phòng thí nghiệm và thu được cấu trúc nguyên tử của kim cương.
Theo The Guardian, hiện tượng này xảy ra trên hai hành tinh nói trên là do chúng chứa nhiều khí như hydro và heli, đồng thời các hành tinh này cũng có đại dương khổng lồ chứa nước, amoniac và hydrocacbon.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nhiệt độ cao và áp suất sâu bên trong các hành tinh này tác động lên hydrocacbon trong đại dương để tạo ra kim cương rơi bên trong hành tinh.
Các nhà khoa học đã cố gắng tái tạo các điều kiện bên trong các hành tinh này để sản xuất kim cương trong phòng thí nghiệm. Họ cũng có thể thăm dò cấu trúc của vật liệu khi nó được tạo ra để giúp cho việc nghiên cứu của họ.
Dirk Gericke, đồng tác giả của nghiên cứu từ Đại học Warwick, cho biết: “Bạn thực sự sẽ thấy cấu trúc nguyên tử của kim cương. Ông nói thêm rằng các thí nghiệm trước đây đã không thành công trong việc tái tạo các điều kiện bằng laser và các kỹ thuật khác vì các nhà khoa học đã đánh giá thấp áp suất và các điều kiện khác có thể nhìn thấy được. hiển nhiên trên các hành tinh màu xanh lam này.
Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương được mệnh danh là “người khổng lồ băng” trong Hệ Mặt trời của chúng ta vì hai lớp bên ngoài của chúng được cấu tạo từ các hợp chất bao gồm hydro và heli. Trong tiếng lóng thiên văn, “băng” dùng để chỉ tất cả các hợp chất của các nguyên tố nhẹ có chứa hydro, vì vậy nước (H2O), amoniac (NH3) và metan (CH4) của hành tinh khiến chúng trở nên “đông cứng”. Màu xanh lam tuyệt đẹp của cả hai hành tinh là kết quả của dấu vết khí mê-tan trong khí quyển của chúng.
Gericke và nhóm của ông tiết lộ trên tạp chí Nature Astronomy rằng họ đã bắn tia laser vào polystyrene tiêu chuẩn – chất thay thế cho hydrocacbon được tìm thấy bên trong Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương – để tạo ra kim cương.
“Một tia laser được sử dụng để làm nóng nhanh bề mặt polystyrene, khiến nó giãn nở và tạo ra sóng xung kích. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra hai sóng xung kích, với sóng thứ hai nhanh hơn sóng đầu tiên. Khi các chấn động bắt kịp nhau, nhiệt độ và các áp suất lần lượt là 5.000 K và 150 GPa được tạo ra – các điều kiện tương tự như áp suất được tìm thấy trong hành tinh cách đó khoảng 10.000 km, “The Guardian viết.
Những điều kiện khắc nghiệt này khiến liên kết giữa cacbon và hydro trong polystyrene bị đứt, và cacbon liên kết với nhau để tạo thành kim cương. Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng kiến sự hình thành của kim cương bằng cách sử dụng các xung ngắn của tia X.
Dominik Kraus, tác giả đầu tiên của nghiên cứu đến từ phòng thí nghiệm nghiên cứu Đức Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, cho biết: “Thời gian thử nghiệm rất ngắn. Và việc tìm ra dấu vết rõ ràng của kim cương thực sự rất khó khăn”.
Mặc dù nhóm nghiên cứu đã tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm, nhưng thực tế chúng cực kỳ nhỏ, đường kính vài nanomet. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khẳng định những viên kim cương được tạo ra trên Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương sẽ có kích thước lớn hơn nhiều và trong tương lai họ sẽ sớm sản xuất được chúng với kích thước đó.
Gericke cũng chỉ ra rằng nghiên cứu của ông vượt xa những gì có thể quan sát được trên hai hành tinh và đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Ông gợi ý rằng nghiên cứu của mình có thể được hoàn thiện để sản xuất kim cương sử dụng trong thiết bị cắt công nghiệp hoặc các dự án thương mại khác.
Ý tưởng về mưa kim cương lần đầu tiên được đề xuất trước sứ mệnh Voyager 2 vào năm 1977. Lý do khá đơn giản: Chúng tôi biết Uranus và Neptune được tạo thành từ gì, và chúng tôi làm. rằng mọi thứ sẽ nóng hơn và dày đặc hơn khi chúng ta đi sâu hơn vào hành tinh. Và sau đó, các mô hình toán học đã giúp chúng tôi tính toán xác suất điều này xảy ra, ví dụ, vùng trong cùng của lớp phủ của các hành tinh này có thể có nhiệt độ khoảng 7.000 kelvins (6.727 độ C) và áp suất gấp 6 triệu lần bầu khí quyển của Trái đất. .
Các mô hình tương tự cũng cho chúng ta biết rằng các lớp ngoài cùng của lớp phủ có nhiệt độ khoảng -2.000 K (âm 1.727 độ C) và áp suất gấp 200.000 lần áp suất khí quyển của Trái đất. Như vậy amoniac và metan sẽ phân hủy ở cấp độ nguyên tử và giải phóng cacbon. Sau đó, cacbon sẽ liên kết với nhau để tạo thành chuỗi dài. Các chuỗi dài sau đó được ép lại với nhau để tạo thành các mẫu pha lê giống như kim cương.
Các tinh thể kim cương dày đặc sau đó rơi qua các lớp của lớp phủ cho đến khi nó quá nóng, bốc hơi và trôi về phía sau và chu kỳ trở lại – do đó có thuật ngữ “mưa kim cương”.
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
