Целью эксперимента было создание условий, в которых возникают «алмазные дожди» в атмосфере планет-гигантов.
Многие открытые на сегодняшний день экзопланеты — это горячие газовые гиганты, похожие на «наш» Юпитер с одним отличием: большинство таких гигантов находятся очень близко к их звездам. В результате газовые экзопланеты могут разогреваться до температуры в 727—1027 градусов Цельсия.
Из-за таких высоких температур атмосфера горячих гигантов может состоять из экзотических материалов, например, испаренных металлов и стекла. Кроме того, на таких планетах иногда могут идти дожди из драгоценных камней: алмазов, рубинов и сапфиров.
Воспроизвести планетарные условия, в которых выпадают драгоценные осадки, исследователи из Германии и США решили еще в 2017 году. Тогда они создали наноалмазы с использованием полистирола. Через пять лет исследователи повторили эксперимент, в этот раз взяв за основу полиэтилентерефталат (ПЭТ) или обычный бутылочный пластик.
«Молекулы этого полимера содержат в себе идеальную пропорцию атомов углерода, кислорода и водорода, максимально похожую на химический состав экзопланет-гигантов. Нам впервые удалось превратить их в наноскопические алмазы, а также раскрыть возможный механизм рождения магнитных полей у газовых гигантов», — рассказал профессор Доминик Краус, один из авторов исследования.
Для получения наноалмазов ученые использовали рентгеновский лазер LCLS — ускоритель заряженных частиц, способный давить на небольшие участки материи с рекордно высокой силой. В результате из одного рентгеновского «снимка» получилось около миллиарда кристаллитов. Этого недостаточно для использования материала в прикладных целях, например, для алмазных квантовых датчиков, однако метод теоретически может быть масштабирован для этих целей.
Помимо алмазов, ученые получили и так называемую суперионную воду. Такая форма влаги очень хорошо проводит электрический ток, что объясняет, почему горячие газовые гиганты обладают необычайно мощным магнитным полем.