فك لغز «أمطار الماس» بكوكب نبتون

كوكب نبتون

لسنوات طويلة، ظلت أمطار الماس بكوكب نبتون لغزاً محيراً، حاول العلماء فكه، والوصول إلى نتائج صحيحة بشأن أسباب حدوثه، وأخيراً توصل فريق بحثي أميركي ألماني مشترك إلى أدلة تجريبية جديدة تظهر كيف يحدث ذلك.
وتقول فرضية أشارت إليها دراسة سابقة نشرت في 2017، إن الحرارة والضغط المكثفين على بعد آلاف الكيلومترات تحت سطح نبتون، يعملان على تفاعل عنصري الهيدروجين والكربون، بما يؤدي إلى توليد ذرات الماس، ولكن الدراسة الجديدة التي نشرت في العدد الأخير من دورية «نيتشر كومينيكيشن»، كشفت عن نظرية جديدة، وهي أن الكربون يتحول مباشرة إلى الماس البلوري.
واستخدمت التجربة الجديدة ليزر الأشعة السينية في مختبر «مركز مسرع ستانفورد الخطي»، والمعروف اختصاراً باسم «سلاك»، وهو أحد المختبرات التابعة لوزارة الطاقة الأميركية، وتديره جامعة «ستانفورد»، وذلك لإجراء محاكاة لأجواء نبتون، لتظهر القياسات الأكثر دقة التي وفرها هذا المختبر، أن الكربون يتحول مباشرة إلى الماس البلوري.
وتتكون أجواء نبتون أساساً من الهيدروجين والهيليوم، مع كمية صغيرة من الميثان أسفل هذه الطبقات الجوية. ويلتف سائل فائق الكثافة من المواد «الجليدية» مثل الماء والميثان والأمونيا حول قلب الكوكب، ولإجراء محاكاة لأجوائه، فأنت بحاجة إلى بعض المعدات الضخمة، كالتي يوفرها مختبر «سلاك»، وتحتاج إلى مادة تكرر الأشياء الموجودة داخل ذلك الكوكب العملاق. لذلك استخدم الفريق مادة «البوليسترين» بدلاً من الميثان.
ومن خلال مختبر «سلاك» تم تسخين المواد والضغط عليها لتكرار الظروف داخل نبتون على عمق حوالي 10 آلاف كيلومتر (6214 ميلاً)؛ حيث تولد نبضات الليزر البصري موجات صدمة تسخن مادة «البوليسترين» حتى حوالي 5000 كلفن (4727 درجة مئوية)، أو 8540 درجة فهرنهايت)، كما أنها تخلق ضغطاً شديداً؛ حيث تنتج ضغطاً يقدر بحوالي 1.5 مليون بار، وهو ما يعادل الضغط الذي يمارسه وزن نحو 250 فيلاً أفريقياً على سطح الصورة المصغرة.
ويقول دومينيك كراوس من معهد فيزياء الجوامد والمواد بألمانيا، في تقرير نشره أمس موقع «ساينس أليرت»: «في التجربة السابقة، تم استخدام حيود الأشعة السينية لاستكشاف المادة، ويعمل هذا بشكل جيد مع المواد ذات الهياكل البلورية، ولكنه أقل دقة مع الجزيئات غير البلورية}.
لذلك كانت الصورة غير مكتملة، لذلك فإن التجربة الجديدة هي الأفضل في قياس مدى تشتيت الأشعة السينية للإلكترونات في (البوليسترين)». ويضيف: «سمح ذلك بمراقبة تحويل الكربون إلى الماس، ولأنه يكون في الكوكب أكثر كثافة من المواد المحيطة به، تحدث الأمطار».