Ученые Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН смогли воссоздать превращение метана в алмазы под воздействием высоких давлений и температур, соответствующих условиям внутри «ледяных гигантов» — Урана и Нептуна. Эксперименты выявили недостатки модели, основанной на предшествующих исследованиях, сообщает официальное издание СО РАН «Наука в Сибири».
В XX веке американские ученые, разрабатывая модель строения ледяных гигантов Урана и Нептуна, предположили, что соединения-льды, к которым астрономы относят воду, метан и аммиак, в этих планетах находятся в виде глубинной жидкой оболочки. В ходе исследований возник вопрос о состоянии метана. Ученые допустили, что в недрах Урана и Нептуна могут кристаллизоваться и оседать в виде «дождей» настоящие алмазы.
«Нас интересует, как вещество ведет себя в условиях высоких давлений — это важно, так как во Вселенной большая часть вещества находится именно в таких условиях. Нас насторожило, что в прошлых работах не контролировалось химическое состояние нагревателя из платины. С использованием источника синхротронного излучения в Гамбурге мы смогли воспроизвести опыты зарубежных коллег и наблюдали образование алмаза при разложении метана в присутствии платины. Оказалось, что в процессе нагрева платина перестает быть инертной и реагирует с метаном», — цитирует издание научного сотрудника лаборатории ИГМ СО РАН Сергея Ращенко.
Ученые выявили, что платина «отбирает» водород у метана, образуя гидрид платины — новое химическое соединение, а оставшийся углерод выделяется в виде алмаза. «Происходит не просто разложение метана, а новая химическая реакция, которая маловероятна в условиях недр ледяного гиганта», — добавил ученый.
Для подтверждения своих выводов новосибирские исследователи провели другую серию экспериментов, где вместо платины использовали золото в качестве металлического нагревателя, так как достоверно известно, что этот элемент не образует гидридов при высоком давлении. Ученые нагрели метан в присутствии золота под давлением в алмазных наковальнях и зафиксировали отсутствие кристаллизации алмазов, то есть в таких чистых с точки зрения химических реакций условиях алмазы не образуются. «Сегодня японские коллеги также проводят эксперименты в области образования алмазов в условиях недр ледяных гигантов. Они добавили к метану кислород в виде воды, также имеющейся на ледяных гигантах, и смогли достичь образования алмазов в естественных условиях недр этих планет. Эти результаты также подтверждаются нашими отечественными коллегами, занимающимися математическим моделированием», — отметил исследователь.
