Neptün ve Uranüs’te Gökten Elmas Yağıyor

Stanford Üniversitesi fizikçileri Güneş Sistemi’nin en uzak iki gezegeni olan Uranüs ve Neptün atmosferinde elmas yağmurları görüldüğünü açığa çıkardı. Ayrıca gaz devlerinin bulut örtüsünün binlerce km altında etkili olan yüksek ısı ve basınç altında kalın bir elmas kabuk da oluşuyor. Peki nasıl?

X-ışınıyla buldular

Stanford Üniversitesi araştırmacıları dünyanın en parlak X-ışını lazerlerinden biri olan Linact Tutarlı Işık Kaynağı’nı kullanarak yaptıkları deneylerde, Uranüs ile Neptün’ün muazzam basınç ve ısıya maruz kalan iç katmanlarında elmas yağmuru görüleceğini gösterdi.

Elmas madenlerindeki elmaslar karbon atomlarının 150 km derinde yüksek ısı ve basınç altında başkalaşım geçirmesiyle oluşuyor. Buzlu gaz devi olarak tanımlanan Uranüs ve Neptün’ün derinliklerinde ise ısı ve basınç o kadar artıyor ki düzenli elmas yağmuru görülüyor.

Bunu anlamak için gaz devlerinin alt katmanlarında sıkışan gazların sıvılaşarak metalik hidrojen okyanusları oluşturabildiğine dikkat edelim. Nitekim uzaydan bakınca Uranüs ve Neptün’ün mavi renkli olduğunu görüyoruz. Bu da hidrojen, helyum ve metandan oluştuklarını gösteriyor.

Gezegenbilimciler uzun zamandır metan moleküllerinden kopan karbon atomlarının yüksek basınçta elmas oluşturduğundan şüpheleniyordu.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Neptün ve Uranüs’te elmas kabuk var

Dünyada gaz devlerine eşdeğer basınç üretmenin en kolay yolu X-ışınlarını kullanmak. Nitekim termonükleer bombalar da böyle çalışıyor. Dış uranyum katmanı ateşlenerek nükleer patlamaya yol açıyor. Böylece açığa çıkan X-ışınları dar mekanda ses dalgaları gibi yayılıp mekanik basınç uygulayarak füzyon yakıtını ateşliyor (trityum izotopu).

Stanford Üniversitesi kendi X-ışını lazeriyle karbon atomu içeren materyalleri ısıtıp sıkıştırarak Uranüs derinliklerindeki yüksek basınca ulaştı. Bu sayede gezegenlerin içyapısını gösteren teoriler uyarınca gaz devlerinde elmas yağmuru görülebileceğini gösterdi.

Araştırma ekibine dahil olan ve bilimsel makaleye¹ katkıda bulunan Dominik Kraus (Dresden. Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf araştırmacısı) konuyla ilgili açıklamasında, “Bu koşullar altında benzer gökcisimlerinin içinde elmas yağmuru olur” diyor:

“Gaz devlerinin içinde saf elmas çekirdek oluşması şart değil; ama Uranüs ile Neptün’de olduğu düşünülen kayalık çekirdekleri saran ve büyük miktarda elmastan oluşan bir kabuk olduğuna kesin gözüyle bakılıyor.”

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem

 

Elmas yağmuru nasıl oluşuyor?

Bunun için Güneş Sistemi’nin en büyük 2 gezegenine bakalım: Jüpiter’le Satürn’ün fırtınalı atmosferinde metan bulutları bulunuyor ve havada çakan şimşekler karbon atomlarına çarparak bunları metan moleküllerinden koparıyor. Serbest kalan karbon atomları üst atmosferde is bulutları oluşturuyor.

Karbondan oluşan ağır is bulutları zamanla alt atmosfere batarak yüksek ısı ve basınca maruz kalıyor. Böylece ilk başta ezilerek grafite (kurşunkalem ucunda kullanılır) ve sonra da elmasa dönüşüyor. Ardından gezegenin merkezine elmas yağmuru halinde yağıyor.

Elmas kabuk nasıl oluşuyor?

Gaz devlerinin çekirdeğinde basınç daha da artıyor; ama elmas yüksek basınç ve ısıya son derece dayanıklı bir madde. Bu sebeple elmas yağmuru binlerce yılda alt katmanlarda birikerek çekirdeği saran kalın bir elmas kabuk oluşturuyor. İşte Stanford ekibi ilk kez laboratuarda bu koşulları yarattı.

İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız

 

Peki neden?

Dominik Kraus’un dediği gibi: “Gezegenlerin içine girip ne olduğuna bakamadığımız için uydu ve teleskop gözlem verilerini tamamlamak üzere bu tür laboratuar deneyleri yapıyoruz. Eskiden elmas oluştuğunu varsayıyorduk; ama son deneyle bunu kanıtlamamız kariyerimdeki en büyük andı.”

Aşırı Koşullarda Madde Deney Aygıtı

Araştırmacıların kullandığı deney aygıtı aslında güçlü bir X-ışını lazeri. X-ışınları zaten yüksek frekanslı olduğu için pahalı X-ışını lazerlerini sanayide, ameliyatta ve askeriyede kullanmamız imkansız. Ancak, çok fazla enerji tüketen bu aygıtları bilimsel araştırmalarda kullanıyoruz.

Fizikçiler karbon atomu içeren ince bir polyester yaprağına X-ışınları tutarak 150 gigapascal basınç ürettiler. Böylece deniz seviyesindeki basıncın 1,5 milyon katına ulaştılar. Bu sırada polyester sıcaklığı 6273 dereceye erişti; ama bu sıcaklık elması eritmeye yeterli değildi.

İlgili yazı: Konutlar İçin Ucuz Güneş Enerjisi Rehberi

 

Ne demek istiyorsun?

Uranüs ve Neptün’ün derinliklerinde 150 gigapascal basınca ulaşıldığını biliyoruz; ama bunun elması eritecek kadar yüksek sıcaklığa yol açmadığını da biliyoruz. Öte yandan, polyester molekülleri parçalanınca karbon atomları ortaya çıkıyor.

Deney aygıtı bunların kısa süre için mikroskobik elmas tanecikleri oluşturduğunu gösterdi. Elbette sadece saniyenin ufak bir kesrinde yüksek basınca ulaşan aygıtın karbon atomlarını elle tutulacak kadar büyük ve kalıcı elmaslara dönüştürmesi imkansızdı.

Ancak, bu deneyle Uranüs ve Neptün’de elmas yağmurları görüldüğünü ortaya koymuş olduk. Bu şekilde Jüpiter gezegeninde daha üst katmanlarda görüldüğü düşünülen sürecin, Uranüs ve Neptün’de çok daha derinlerde etkisini gösterdiği anlaşıldı.

Ne de olsa bu iki gezegen Jüpiter’den daha hafif ve bu yüzden iç kesimleri Jüpiter kadar sıcak olmuyor. Bu da elmas yağmurunun elmaslar erimeden çekirdeğe yağarak onu saran bir elmas kabuk oluşturmasına izin veriyor.

10 bin km derinde

Karşılaştırma açısından; Dünya’nın derinliği 6371 km, Neptün’ün derinliği ise 24 bin km ve Uranüs’ün derinliği de 25 bin km’yi aşıyor! Bu sebeple her iki gezegende de yaklaşık 10 bin km derinde elmas yağmuru oluşuyor.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Karbon okyanusu

Üstelik bu gezegenlerin derinliklerinde sıcaklık yeterince yüksekse elmas kabuk da eriyebilir ve çekirdeği saran derin bir sıvı karbon okyanusu oluşturabilir. Öyle ki dev elmas parçaları puding kıvamındaki bu süper yoğun ve sıcak okyanusun üzerinde buzdağı gibi yüzüyor olabilir.

Gerçi elimizdeki teoriler Uranüs ve Neptün’ün katı elmas kabuğa sahip olduğunu gösteriyor; ama dış gezegenlerde durum farklı olabilir. Gelecekte Güneş Sistemi dışındaki gaz devlerine ve karbon dünyalara uzay sondası göndererek bunu inceleyebiliriz.

Yine de araştırmada kullanılan X-ışını lazerlerini geliştirmenin çok zor olduğunu hatırlatalım. Fizikçiler ultra parlak X-ışını lazerini sadece 50 femtosaniye için ateşleyebiliyor. Bu da saniyenin 100 trilyonda birine karşılık geliyor! Böylece metrenin milyarda biri büyüklüğünde olan nano elmaslar üretiliyor.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Elmas örsler

Bilim insanları işte bu yüzden daha önceki deneylerde Uranüs ve Neptün’de elmas yağmurları görüldüğünü kanıtlayamadılar: Eskiden bunun için X-ışını lazeri yerine, elmas örsler kullanıyorduk; yani deney materyalini birbirine sıkıca bastırılan iki sivri elmas uç arasında sıkıştırıyorduk.

Ancak, bu deneyler güvenilir sonuç vermiyordu; çünkü örs görevi gören elmas uçlar kullanım sırasında ufalanarak deney malzemesini kirletiyor ve deneyde görülen elmasın gerçekten yüksek basınç altında mı, yoksa elmas uçların ufalanmasıyla oluştuğu anlaşılmıyordu.

Neyse ki Stanford’daki X-ışını lazerlerini sık aralıklarla defalarca ateşleyerek daha istikrarlı deney sonuçları elde edebiliyoruz: Şimşek gibi art arda çakan ışınlar sayesinde, tekil lazer ışınlarının sağlayacağından daha uzun süreyle yüksek ısı ve basınç üretebiliyoruz. Böylece mikroskobik elmas oluşturuyoruz.

İlgili yazı: Antares ile Tanışın: Uzak yıldızın vesikalığını çektik

 

Ne işe yarayacak?

Bilim insanları Uranüs deneylerinde rüştünü ispat eden X-ışını lazerlerinin yeni modellerini endüstriye taşıyarak nano elmasta seri üretime geçmek istiyor. Böylece küçük, ucuz ve hassas tıbbi cihazlarla çok daha güçlü bilgisayarlar üretebilecekler.

Ancak, bilimsel buluşların en güzel yanı hemen o an işe yaramasa da insanlığın zihnini açması, ufkunu genişletmesi ve akla hayale gelmez yeniliklere kapı aralamasıdır. Peki galaksimizde büyük ölçüde karbon ve elmastan oluşan gezegenler olduğunu biliyor musunuz? Detayları elmas gezegenlerde okuyabilirsiniz. Bilimle kalın.

Elmas gezegenler

¹Formation of diamonds in laser-compressed hydrocarbons at planetary interior conditions