Надра вуглецевих планет виявилися потенційно багаті на алмази

Лабораторний експеримент показав, як карбід кремнію в надрах екзопланет може взаємодіяти з водою в умовах високих тиску і температури: з'ясувалося, що він утворює стишовит (модифікацію діоксиду кремнію) з прожилками алмазів. Оскільки алмази майже незжимані, вчені розраховують, що наявність великої їх кількості в надрах небесних тіл вплине на ставлення маси тіла до радіусу - важливого параметра для екзопланетології. Стаття опублікована в.

Наскільки поширені планетні системи, в яких вуглець домінує над киснем, до кінця невідомо: за оцінками вчених, однак, їх не менше 15 відсотків. Мантія таких планет складається не з силікатів, як у Землі, а з карбидів, і в Сонячній системі подібних планет немає - крім силікатних, людство близько знайоме тільки з крижаними світами і газовими гігантами.

Між тим, геологічні процеси в карбидних світах повинні істотно відрізнятися. На Землі карбід кремнію - рідкісний мінерал, що не формує структур планетарного масштабу, тому вченим-планетологам залишається або будувати теорії, або проводити лабораторні експерименти, щоб з'ясувати, як може бути влаштоване життя на карбідних планетах.

Гаррісон Аллен-Саттер (Harrison Allen-Sutter) з Університету штату Арізона і його колеги вирішили вивчити взаємодії карбіду кремнію з водою при високих температурі і тиску. Недавні дослідження показали, що при нагріванні цей матеріал взаємодіє з оксидами і формує графіт, але експерименти проводилися при відносно низькому тиску і не враховували вплив води.

Для симуляції умов планетарних надр фізикам знадобилася алмазна ковадло і лазер для нагріву. Щоб карбід кремнію краще поглинав лазерне випромінювання, його змішали з порошком золота в пропорції дев'ять до одного. Після цього суміш спресували в фольгу діаметром 200 мікрон і товщиною 10, поклали в лунку на ковадлі і залили дистильованою водою. Потім зразки пройшли кілька циклів стиснення і нагріву - пікові температури досягали 1900 кельвінів, а тиск - 48 гігапаскалей.

Результат проаналізували за допомогою рентгеноструктурного методу та мікро-раманівської спектроскопії. З'ясувалося, що карбид кремнію перетворився на стишовит - модифікацію кремнезему (діоксиду кремнію), яка з'являється при дуже високих тисках. Мінерал виявився стійким і пережив зняття тиску і видалення води. Крім того, вчені з'ясували, що вода заважала виявити невеликі вкраплення алмазів - їх спектроскопічні лінії схожі з такими біля льоду VII.

Дослідники припускають, що наявність великої кількості алмазів у надрах вуглецевих планет зменшить їх щільність, оскільки цей матеріал погано піддається стисненню. Відношення маси планети до радіусу - один з ключових параметрів екзопланетології, на підставі якого розраховують умови на поверхні.

Інопланетний клімат іноді можуть поліпшити несподівані фактори. Наприклад, раніше з'ясувалося, що пил в атмосфері сприяє життю, а планети-океани, незважаючи на докорінно іншу геологію, також здатні її підтримувати.