حصل فريق دولي من الباحثين بقيادة مونجو فروست من مركز أبحاث SLAC في كاليفورنيا على رؤى جديدة حول تكوين المطر الماسي على الكواكب الجليدية مثل نبتون وأورانوس باستخدام ليزر الأشعة السينية XFEL في أوروبا في شينفيلد. النتائج، المنشورة الآن في المجلة العلمية Nature Astronomy، توفر أيضًا أدلة حول تكوين المجالات المغناطيسية المعقدة لهذه الكواكب.
وفي دراسات سابقة لأشعة الليزر السينية، وجد العلماء أن الألماس يجب أن يتشكل من مركبات الكربون الموجودة في الكواكب الغازية الكبيرة بسبب الضغط العالي السائد داخلها. ثم تغوص مركبات الكربون هذه أكثر في باطن الكوكب، لتشكل مطرًا من الأحجار الكريمة من الأعلى.
أظهرت تجربة جديدة في XFEL في أوروبا أن ضغط البداية ودرجة الحرارة التي تشكل عندها مركبات الكربون الماس أقل من المفترض. بالنسبة للكواكب الغازية، فهذا يعني أن المطر الماسي يتشكل على أعماق أقل مما كان يعتقد، وبالتالي قد يكون له تأثير أكبر على تكوين المجالات المغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك، قد يتشكل المطر الماسي أيضًا على الكواكب الغازية الأصغر من نبتون وأورانوس. يطلق عليهم "نبتون الصغيرة". لا يوجد مثل هذا الكوكب في النظام الشمسي، ولكن مثل هذه الكواكب الخارجية موجودة خارج النظام الشمسي.
عندما يتدفق المطر الماسي من الطبقة الخارجية للكوكب إلى الطبقة الداخلية، فإنه سوف يسحب الغاز والجليد، مما يسبب تدفقات جليدية موصلة. يعمل التيار الموجود في السائل الموصل كمولد يتم من خلاله تشكيل المجال المغناطيسي للكوكب. وقال فروست: "قد يكون للأمطار الماسية تأثير على تكوين مجالات مغناطيسية معقدة على أورانوس ونبتون".
استخدم فريق البحث الأغشية البلاستيكية المصنوعة من مادة البوليستيرين الهيدروكربونية كمصدر للكربون. تحت ضغط عالٍ للغاية، يتشكل الماس من الفيلم - وهي نفس العملية التي تحدث داخل الكواكب، والتي يمكن لجهاز XFEL الأوروبي تقليدها. استخدم الباحثون وحدات بثق الماس والليزر لتوليد ضغط ودرجة حرارة عالية تزيد عن 2200 درجة مئوية، وهو أمر شائع داخل الكواكب العملاقة الجليدية. تعمل هذه المنشأة مثل كماشة صغيرة، حيث يتم ضغط العينة بين ماستين. بمساعدة نبضات الأشعة السينية الأوروبية XFEL، يمكن ملاحظة توقيت وظروف وتسلسل تكوين الماس في الضغط بدقة.
ويضم فريق البحث الدولي أيضًا علماء من XFEL Europe ومركز أبحاث DESY هامبورغ ومركز هيلمهولتز دريسدن روزندورف، بالإضافة إلى علماء من مؤسسات بحثية وجامعات أخرى في بلدان مختلفة. ساهم تحالف مستخدمي XFEL الأوروبيين HIBEF (بما في ذلك مراكز أبحاث HZDR وDESY) مساهمة كبيرة في هذا العمل.
وقال فروست: "من خلال هذا التعاون الدولي، أحرزنا تقدماً هائلاً في XFEL الأوروبي واكتسبنا رؤى جديدة حول الكواكب الجليدية".
المصدر المجمع: ScitechDaily