Hé lộ 2 hành tinh "sang chảnh" nhất vũ trụ: Đầy rẫy mưa kim cương?

Lấy ví dụ câu hỏi hóc búa về cách các phản ứng hóa học bên trong Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương có thể khiến kim cương rơi xuống lõi của các hành tinh.Trong thí nghiệm trước đó, các chuyên gia đã nghiên cứu một vật liệu nhựa được làm từ hỗn hợp hydro và carbon, những thành phần quan trọng trong thành phần hóa học tổng thể của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.Nhưng ngoài carbon và hydro, các khối băng khổng lồ này còn chứa các nguyên tố khác, chẳng hạn như một lượng lớn oxy.Trong thí nghiệm gần đây hơn, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhựa PET - thường được sử dụng trong bao bì thực phẩm, chai nhựa và hộp đựng - để tái tạo thành phần của các hành tinh này một cách chính xác hơn. Dominik Kraus, nhà vật lý tại HZDR và là giáo sư tại Đại học Rostock cho biết: “PET có sự cân bằng tốt giữa carbon, hydro và oxy để mô phỏng hoạt động của các hành tinh băng”.Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một tia laser quang học công suất cao tại Nguồn sáng kết hợp Linac (LCLS) để tạo ra sóng xung kích trong PET.Sau đó, họ thăm dò điều gì đã xảy ra trong nhựa bằng các xung tia X từ LCLS.Sử dụng một phương pháp gọi là nhiễu xạ tia X, họ quan sát các nguyên tử của vật liệu đã bất ngờ sắp xếp lại thành các vùng kim cương nhỏ.Họ đồng thời sử dụng một phương pháp khác gọi là tán xạ góc nhỏ, phương pháp này chưa được sử dụng trong bài báo đầu tiên, để đo lường mức độ lớn và nhanh của các vùng kim cương.Bằng cách sử dụng phương pháp bổ sung này, họ có thể xác định rằng những vùng kim cương này rộng tới vài nanomet.Họ phát hiện ra rằng, với sự hiện diện của oxy trong vật liệu, các viên kim cương nano có thể phát triển ở áp suất và nhiệt độ thấp hơn so với quan sát trước đây.Kraus nói: “Tác dụng của oxy là đẩy nhanh quá trình tách carbon và hydro và do đó khuyến khích sự hình thành kim cương nano. Điều đó có nghĩa là các nguyên tử carbon có thể kết hợp dễ dàng hơn và tạo thành kim cương”.Cuối cùng, thí nghiệm có thể giúp các nhà khoa học giải đáp những bí ẩn khác ở đây trong hệ mặt trời của chính chúng ta, và trong các hệ hành tinh xa xôi.Nghiên cứu mới cũng cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh hơn về cách mưa kim cương hình thành trên các hành tinh khác và ở đây trên Trái đất, nó còn có thể dẫn đến một phương pháp mới để chế tạo kim cương nano, có rất nhiều ứng dụng trong phân phối thuốc, cảm biến y tế, phẫu thuật không xâm lấn, sản xuất bền vững và điện tử lượng tử.

Lấy ví dụ câu hỏi hóc búa về cách các phản ứng hóa học bên trong Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương có thể khiến kim cương rơi xuống lõi của các hành tinh.

Trong thí nghiệm trước đó, các chuyên gia đã nghiên cứu một vật liệu nhựa được làm từ hỗn hợp hydro và carbon, những thành phần quan trọng trong thành phần hóa học tổng thể của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.

Nhưng ngoài carbon và hydro, các khối băng khổng lồ này còn chứa các nguyên tố khác, chẳng hạn như một lượng lớn oxy.

Trong thí nghiệm gần đây hơn, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhựa PET - thường được sử dụng trong bao bì thực phẩm, chai nhựa và hộp đựng - để tái tạo thành phần của các hành tinh này một cách chính xác hơn.

Dominik Kraus, nhà vật lý tại HZDR và là giáo sư tại Đại học Rostock cho biết: “PET có sự cân bằng tốt giữa carbon, hydro và oxy để mô phỏng hoạt động của các hành tinh băng”.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một tia laser quang học công suất cao tại Nguồn sáng kết hợp Linac (LCLS) để tạo ra sóng xung kích trong PET.

Sau đó, họ thăm dò điều gì đã xảy ra trong nhựa bằng các xung tia X từ LCLS.

Sử dụng một phương pháp gọi là nhiễu xạ tia X, họ quan sát các nguyên tử của vật liệu đã bất ngờ sắp xếp lại thành các vùng kim cương nhỏ.

Họ đồng thời sử dụng một phương pháp khác gọi là tán xạ góc nhỏ, phương pháp này chưa được sử dụng trong bài báo đầu tiên, để đo lường mức độ lớn và nhanh của các vùng kim cương.

Bằng cách sử dụng phương pháp bổ sung này, họ có thể xác định rằng những vùng kim cương này rộng tới vài nanomet.

Họ phát hiện ra rằng, với sự hiện diện của oxy trong vật liệu, các viên kim cương nano có thể phát triển ở áp suất và nhiệt độ thấp hơn so với quan sát trước đây.

Kraus nói: “Tác dụng của oxy là đẩy nhanh quá trình tách carbon và hydro và do đó khuyến khích sự hình thành kim cương nano. Điều đó có nghĩa là các nguyên tử carbon có thể kết hợp dễ dàng hơn và tạo thành kim cương”.

Cuối cùng, thí nghiệm có thể giúp các nhà khoa học giải đáp những bí ẩn khác ở đây trong hệ mặt trời của chính chúng ta, và trong các hệ hành tinh xa xôi.

Nghiên cứu mới cũng cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh hơn về cách mưa kim cương hình thành trên các hành tinh khác và ở đây trên Trái đất, nó còn có thể dẫn đến một phương pháp mới để chế tạo kim cương nano, có rất nhiều ứng dụng trong phân phối thuốc, cảm biến y tế, phẫu thuật không xâm lấn, sản xuất bền vững và điện tử lượng tử.