Мириады планет в нашей галактике могут состоять из алмаза и кремнезема

Здесь, в Солнечной системе, довольно интересное разнообразие планет, но они ограничены составом нашего Солнца. Поскольку планеты, луны, астероиды и другие тела состоят из того, что осталось после завершения формирования Солнца, считается, что их химия связана с нашей звездой.

Но не все звезды состоят из того же материала, что и наше Солнце, а это значит, что на обширных просторах нашей галактики мы можем ожидать найти планеты, сильно отличающиеся от тех, что есть в нашей маленькой Солнечной системе.

Например, звезды, которые богаты углеродом по сравнению с нашим Солнцем — углеродом больше, чем кислородом — могут иметь планеты, состоящие в основном из алмаза с небольшим количеством кремнезема, если условия будут подходящими. А теперь в лаборатории ученые раздавили и нагрели карбид кремния, чтобы выяснить, какими могут быть эти условия.

«Эти планеты не похожи ни на что в нашей Солнечной системе», — сказал геофизик Харрисон Аллен-Саттер из Школы исследования Земли и космоса Университета штата Аризона.

Идея о том, что звезды с более высоким отношением углерода к кислороду, чем Солнце, могут образовывать алмазные планеты, впервые возникла с открытием 55 Cancri e, планеты суперземли, вращающейся вокруг звезды, которая, как считается, богата углеродом, на расстоянии 41 светового года от нас.

От 12 до 17 процентов планетных систем могут быть расположены вокруг богатых углеродом звезд — и с учетом того, что на сегодняшний день идентифицированы тысячи звезд, содержащих планеты, планета, состоящая из алмаза, кажется вполне вероятной.

Ученые уже исследовали и подтвердили идею о том, что такие планеты, состоят в основном из карбидов, соединений углерода и других элементов. Если такая планета была богата карбидом кремния, предположили исследователи, и если бы присутствовала вода, которая окисляла карбид кремния и превращала его в кремний и углерод, то при достаточном нагреве и давлении углерод мог бы стать алмазом.

Чтобы подтвердить свою гипотезу, они обратились к ячейке с алмазной наковальней — устройству, используемому для сжатия небольших образцов материала до очень высокого давления.

Они взяли крошечные образцы карбида кремния и погрузили их в воду. Затем образцы были помещены в ячейку с алмазной наковальней, которая сжала их до давления до 50 гигапаскалей, что примерно в полмиллиона раз выше атмосферного давления Земли на уровне моря. После того, как образцы были сжаты, команда нагревала их лазером.

Всего они провели 18 экспериментов и обнаружили, что при высокой температуре и высоком давлении их образцы карбида кремния реагировали с водой, превращаясь в кремнезем и алмаз.

Таким образом, исследователи пришли к выводу, что при температурах до 2500 Кельвинов и давлении до 50 гигапаскалей в присутствии воды планеты из карбида кремния могут окисляться, а в их внутреннем составе преобладают кремнезем и алмаз.

Если бы мы могли идентифицировать эти планеты — возможно, по их профилям плотности и составу их звезд — мы могли бы исключить их как планеты, на которых может быть жизнь.

По словам исследователей, их внутреннее пространство будет слишком трудным для геологической деятельности, а их состав сделает их атмосферу непригодной для жизни, какой мы ее знаем.

Исследование было опубликовано в The Planetary Science Journal.

Источники: Фото: (Shim/ASU/Vecteezy)