1399/04/17

آزمایشی جدید برای بررسی رویداد بارش الماس در سیاره نپتون

حاصل تجزیه‌ کربن در سیاره نپتون، باران‌های الماس است که روی هسته‌ این سیاره فرود می‌آیند؛ حالا دانشمندان با آزمایشی جدید به توصیف این پدیده پرداخته‌اند. در آزمایش جدید برای اندازه‌گیری دقیق فرایند باران الماس از ابزار لیزر پرتوی ایکس «منبع نور منسجم لیناک» (LCLS) در آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده‌ SLAC آمریکا...
آزمایشی جدید برای بررسی رویداد بارش الماس در سیاره نپتون

حاصل تجزیه‌ کربن در سیاره نپتون، باران‌های الماس است که روی هسته‌ این سیاره فرود می‌آیند؛ حالا دانشمندان با آزمایشی جدید به توصیف این پدیده پرداخته‌اند. طبق فرضیه‌ها، گرما و فشار متراکم در عمق هزاران کیلومتری سطح غول‌های یخی نپتون و اورانوس، منجر به جداسازی ترکیب‌های هیدروکربنی می‌شود. در چنین شرایطی کربن به‌صورت الماس فشرده می‌شود و در اعماق هسته‌ سیاره فرود می‌آید.

در آزمایش جدید برای اندازه‌گیری دقیق فرایند باران الماس از ابزار لیزر پرتوی ایکس «منبع نور منسجم لیناک» (LCLS) در آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده‌ SLAC آمریکا استفاده شد. طبق نتایج، در این فرایند کربن به‌صورت مستقیم تبدیل به الماس کریستالی می‌شود. به‌گفته‌ مایک دان (Mike Dunne)، فیزیکدان و مسئول LCLS، این پژوهش درباره‌ انحلال‌پذیری و ترکیب دو عنصر است، پدیده‌ای که مدل‌سازی محاسباتی آن بسیار دشوار می‌باشد. جداسازی عناصر را می‌توان به تجزیه‌ مایونز به روغن و سرکه هم تشبیه کرد.

دومینیک کراوس (Dominik Kraus)، فیزیکدان انجمن هلمهولتسِ مراکز تحقیقاتی آلمان (Helmholtz Association of German Research Centres)، در آزمایش‌ قبلی خود در SLAC از انکسار پرتوی ایکس برای نمایش باران نپتونی استفاده کرد. حالا کراوس و تیم او پژوهش‌های خود را یک پله بالاتر برده‌اند. او درباره‌ جدیدترین تلاش‌های خود می‌گوید: «روش جدید براساس پراکنده‌سازی پرتوی ایکس است. آزمایش‌های ما مقادیر مهمی از مدل را ارائه می‌کنند که در گذشته مبهم بودند. با کشف سیاره‌های فراخورشیدی بیشتر، ارتباط بیشتری با آزمایش‌ها پیدا خواهیم کرد.»

مدل‌سازی محیط داخلی غول‌های گازی روی زمین کار دشواری است. محققان برای این کار نیاز به تجهیزات ویژه‌ای مثل LCLS و مواد مشابه عناصر سیاره‌های غول‌آسا دارند. پژوهشگران برای رسیدن به این هدف به‌جای متان از هیدروکربن پلی‌استیرن استفاده کردند.

اولین گام، افزایش حرات و فشار ماده برای شبیه‌سازی شرایط عمق ۱۰۰۰ کیلومتر نپتون است. در این مرحله پالس‌های لیزری، موج‌های ضربه‌ای را در پلی‌استیرن تولید می‌کنند و دمای ماده تا ۴۷۲۷ درجه‌ سانتی‌گراد بالا می‌رود و با افزایش دما فشار هم افزایش می‌یابد. کراوس عنوان می‌کند: «ما فشاری را تولید کردیم که هم‌ارز با فشار وزن ۲۵۰ فیل آفریقایی روی یک انگشت دست است!»

در آزمایش قبلی از انکسار پرتوی ایکس برای بررسی ماده استفاده شد. این روش برای موادی با ساختارهای کریستالی نتایج خوبی دارد اما برای مولکول‌های غیرکریستالی مبهم است؛ بنابراین نتیجه‌ ناقصی در آزمایش قبلی به‌دست آمد. پژوهشگران در آزمایش جدید از روش متفاوتی استفاده کردند؛ آن‌ها در این روش به اندازه‌گیری نحوه‌ پراکندگی پرتوهای ایکس از الکترون‌های پلی‌استیرن پرداختند. بدین ترتیب نه‌تنها موفق به بررسی تبدیل کربن به الماس شدند، بلکه دیگر رویدادها مانند تقسیم هیدروژنی را هم مشاهده کردند. در این آزمایش هیچ کربن زائدی باقی نماند. کراوس اظهار می‌کند: «در رابطه با غول‌های گازی می‌دانیم کربن پس از جداسازی مستقیماً به الماس تبدیل می‌شود و وارد فاز مایع نمی‌شود.»

نکته‌ عجیب درباره‌ی نپتون این است که دمای داخل آن فراتر از حد قابل انتظار است. در واقع گرمای داخل نپتون ۲.۶ برابر بیشتر از گرمای دریافتی آن از خورشید می‌باشد. اگر الماس‌ها که متراکم‌تر از مواد اطرافشان هستند داخل نپتون ببارند، می‌توانند انرژی گرانشی آزاد کنند که این انرژی به گرما تبدیل می‌شود. این انرژی بر اثر اصطکاک بین الماس‌ها و مواد اطراف آن‌ها به‌وجود می‌آید. طبق آزمایش فوق، نیازی به تعریف جایگزین نیست و از این روش می‌توان برای بررسی فضای داخلی سیاره‌های دیگر منظومه‌ شمسی هم استفاده کرد.

کراوس می‌افزاید: «با این روش می‌توانیم به اندازه‌گیری فرآیندهای جذابی بپردازیم که بازسازی آن‌ها کار دشواری است. برای مثال می‌توانیم به مقدار عناصری مثل هیدروژن و هلیوم در غول‌های گازی مشتری و زحل پی ببریم، این عناصر را در شرایط شدید جدا کرده و ترکیب کنیم تا به روشی جدید برای بررسی تاریخچه‌ تکاملی سیاره‌ها و منظومه‌های سیاره‌ای برسیم.» این آزمایش می‌تواند مقدمه‌ای برای آزمایش‌هایی باشد که در آینده به بررسی اشکال مختلف انرژی حاصل همجوشی می‌پردازند.

شایان ذکر است از نپتون و اورانوس نسبت به سیاره‌های دیگر منظومه‌ی شمسی اطلاعات کمتری در دست است؛ زیرا تنها کاوشگر فضایی وویجر ۲ (Voyager 2) ناسا به این دو سیاره نزدیک شده و تنها یک بار از روی آن‌ها عبور کرده که مدت مأموریت هم طولانی نبوده است. 

اما سیاره‌های مشابه غول‌های یخی نپتون و اورانوس در راه شیری زیاد هستند. سیاره‌های فراخورشیدی شبه‌نپتون ۱۰ برابر رایج‌تر از سیاره‌های شبه‌مشتری می‌باشند. درنتیجه درک غول‌های یخی منظومه‌ شمسی برای درک دیگر سیاره‌های راه شیری ضروری است و با درک بهتر این سیاره‌ها، می‌توان از رویدادهای زیر جو آبی آن‌ها با خبر شد.

منبع: زومیت

کاوش‌های فضایی |

نظر شما
اخبار مرتبط

کشف سیاره‌ای که فلزات مذاب در جو آن شناورند!

1399/02/08
گروهی از محققان بین المللی به رهبری پژوهشگران دانشگاه ییل ​(Yale University) سیاره‌ای را در فاصله ۴۵۶ میلیون سال نوری از زمین یافته‌اند که جو آن به‌علت گرمای سوزانی که دارد حاوی فلزات مذاب...

پربازدیدکننده ترین خبر

تمدید ۳ ساله امتیاز یکی از نقاط مداری ایران

ایران برای سه سال دیگر امتیاز مدار فرکانسی در موقعیت ۴۳.۵ درجه شرقی را تمدید کرد. مرتضی براری، معاون وزیر ارتباطات و رئیس سازمان فضایی، ضمن اعلام این خبر گفت: «یکی از نقاط ثبت‌شده کشور در اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) موقعیت مداری ۴۳.۵ درجه شرقی است که براساس مقررات رادیویی مذکور، فرصت استفاده از آن تا مهر۱۳۹۹ است.» به‌گفته براری، سازمان فضایی ایران موفق به اخذ تائیدیه تمدید سه ساله امتیاز مدار فرکانسی در موقعیت مداری ۴۳.۵ درجه شرقی تا مهر۱۴۰۲ (اکتبر۲۰۲۳) برای جمهوری اسلامی ایران شد.