Ученые искусственно создали алмазы и новый тип воды из пластика

Ученые создали алмазы из пластика при помощи мощного лазера

Ученые давно предполагали, что в космосе алмаз не такой редкий камень, как на Земле. Более того, на некоторых планетах Солнечной системы даже идут алмазные дожди. Речь идет о так называемых ледяных гигантах, таких как таких как Нептун, Сатурн и Уран. Предположительно алмазы при определенных условиях образуются в атмосфере, и затем выпадают на поверхность. Однако доказательств этому никаких нет. Выяснить, действительно ли существуют алмазные дожди на этих планетах, можно только одним способом — отправить космический аппарат к одной из них, но это дорого и долго. Также можно получить косвенное подтверждение тому, создав подобные условия на Земле, и посмотреть, образуется ли камень. Именно так ученые и поступили.

Как создали алмазы в лабораторных условиях

Чтобы выяснить, могут ли образовываться алмазы на Нептуне, Уране и Сатурне, ученые использовали лист пластика ПЭТ (полиэтилентерефталата). Этот материал каждому из нас хорошо известен, так как из него делают пластиковые бутылки и упаковки для продуктов. Также в эксперименте использовали самый мощный на Земле рентгеновский лазер, которым оборудована Национальная ускорительная лаборатория SLAC. Лазер способен разогревать материалы до 6000 градусов по Цельсию.

Почему для эксперимента использовали именно пластик ПЭТ? По мнению ученых, он обладает оптимальным соотношением углерода, водорода и кислорода. Через лист пластика исследователи пропустили луч лазера, что привело не только к мгновенному его разогреву, но и возникновению высокого давления, во много раз превышающее земное.

Для создания алмазов ученые использовали ПЭТ пластик

Затем авторы использовала два различных метода визуализации, чтобы выяснить, что происходит с пластиком. В результате были обнаружены алмазы, а точнее, наноалмазы с плотностью до 3,87 г/см3. По словам руководителя исследования, Доминика Крауса, это произошло по той причине, что высокая температура ускорила процесс расщепление углерода и водорода. Атомы этих элементов соединялись и образовывали минералы.

Что такое наноалмазы? Как несложно догадаться, это очень маленькие алмазы, размер которых составляет всего несколько нанометров, то есть миллиардные доли метра.

Ученые обнаружили новую форму воды?

Эксперимент показал не только то, что в определенных условиях пластик можно превратить в алмазы, но и возможное существование экзотического состояния воды при экстремально высоком давлении. Такое состояние называется суперионным водяным льдом, который, очевидно, существует на ледяных планетах.

Исследование показало, что на Сатурне и других ледяных гигантах может идти дождь из алмазов

В этой форме воды протоны могут свободно двигаться сквозь решетку атомов кислорода. По словам авторов работы, наличие такой воды на Уране и Нептуне объясняет их специфические магнитные поля. Они, возможно, вызваны движением протонов сквозь экзотический тип материи.

Надо сказать, что данное исследование, опубликованное в журнале Science Advances опровергает полученные ранее расчеты, согласно которым предполагалось, что атомы углерода, находящиеся в недрах ледяных планет, делают суперионную воду крайне нестабильной. Эксперименты показали, что углерод и вода образуют алмазы.

Алмазы теперь обесценятся?

Алмаз на Земле является редким, а потому дорогим драгоценным камнем. Однако на других планетах, как мы видим, они могут быть обычными камнями, которые можно найти повсюду. Вполне возможно даже, что ядра планет окружают толстые слои алмазов. Так ли это на самом деле, удастся узнать только после того, как зонд посетит одну из ледяных планет. Как мы рассказывали ранее в статье о спутнике Сатурна, это должно произойти в течение следующего десятилетия.

Производство наноалмазов теперь может упроститься

Надо сказать, что открытый учеными процесс возникновения алмазов может быть достаточно распространенным. Но самое главное, что его можно использовать в земных целях. Наноалмазы нашли применение в промышленных абразивах и полировальных пастах. Кроме того, они необходимы для создания квантовых датчиков. Ранее для создания наноалмазов приходилось взрывать более крупные алмазы взрывчаткой.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Новый способ более чистый и экологичный, но это, конечно, не значит, что теперь можно искусственно создавать бриллианты, в результате чего они обесценятся. Речь лишь об алмазной крошке. Большие алмазы таком способом получить не получится. Откуда они вообще берутся на Земле и как их добывают, вы можете почитать здесь.

Внутри Алмаза ученые обнаружили «марсианский» минерал

Внутри алмаза ученые обнаружили минерал, который считался марсианским

В настоящее время науке известно 5 000 минералов, которые существуют на Земле. Однако состав минералов, которые содержатся в земной коре, не сильно отличается разнообразием — он варьируется в пределах двух десятков химических элементов. Однако совершенно разные минералы могут иметь одинаковый состав. Более того, у совершенно разных по внешнему ввиду и физическим свойствам минералов может быть даже одинаковое количество химических элементов, из которых они состоят. Как вы наверняка догадались, секрет кроется в кристаллической решетке. То есть минералы могут иметь одинаковый состав и одинаковое количество элементов, но при этом отличаться кристаллической решеткой. В результате существуют минералы, которые состоят из распространенных на Земле элементов, но на нашей планете вообще не встречаются. Одним из них длительное время считался мерриллит. Этот минерал в большом количестве присутствует на Луне и Марсе. Однако недавно он был обнаружен внутри земного алмаза, но о чем это говорит?

Что такое кристаллическая решетка и почему она влияет на свойства минералов

Кристаллической решеткой называется внутренняя структура кристалла, то есть порядок, в котором друг относительно друга расположены атомы, ионы или молекулы. Положение всех частиц кристаллической решетки стабильное, так как они удерживаются химическими связями. От кристаллической решетки зависят ряд характеристик, таких как хрупкость, твердость, пластичность, температура плавления, растворимость, электропроводность и пр.

Чтобы проще было понять, как кристаллическая решетка влияет на свойства минералов, ее можно сравнить с кирпичной кладкой. От того, как уложены кирпичи, зависит прочность стены, ее высота, толщина, форма всего здания и т.д. То есть из одинакового количества абсолютно одинаковых кирпичей могут получиться совершенно разные здания.

Модель кристаллической решетки, от которой зависят свойства минералов

От чего зависит кристаллическая решетка? На нее влияют условия, при которых она возникает — температура, давление и т.д. Именно поэтому некоторых минералов не существует на Земле. На нашей планете попросту нет таких условий, в которых образовывались те или иные минералы. Ранее мы рассказывали, что в космосе можно встретить даже состояния воды, которых не существует на Земле.

Что такое марсианский минерал мерриллит?

Мерриллит представляет собой одну из форм безводного фосфата кальция. Он состоит из кислорода, кальция и фосфора. Как мы сказали выше, его находили в лунном грунте, а также на Марсе. Причем, наличие мерреллита на красной планете считается одним из доказательство того, что на Марсе существовала воды.

По мнению ученых, данный минерал возник в результате потери воды каким-либо фосфатным минералом. А, раз вода потеряна, значит она там когда-то была. Мерреллит долгое время считался исключительно внеземным минералом. Хотя, приписывать ему какие-либо необычные свойства по этой причине не стоит. Отсутствие его на Земле (как считалось ранее) говорит лишь о том, что планеты Солнечной системы, а также крупные спутники вроде Луны имеют разное геологическое прошлое.

Зерна мерриллита внутри алмаза

Как мерриллит оказался на Земле

Ученые из Института геохимии и аналитической химии, а также Института геологии и геохимии нашли включения мерриллита в алмазах, добытых в Бразилии. Как сообщают исследователи в издании American Mineralogist, минерал образовался в недрах нашей планеты в результате структурного изменения другого минерала — туита. Последний существует ближе к ядру планеты, так как устойчив только при очень высоком давлении. То есть на Земле мерриллит возник не так, как на других планетах.

Туит возник в нижних слоях мантии, однако был “захвачен” формирующимися алмазами. При движении к земной коре давление уменьшалось, в результате чего туит превратился в мерреллит.

На Марсе мерриллит образовался не так, как на Земле

Наличие на Земле минерала, который считался исключительно космическим, говорит богатом разнообразии минералов в нижней мантии. Кроме того, возможно, наличие этого минерала в алмазе поможет технологам, работающим над синтезированием искусственных алмазов. Не исключено, что небольшое включение фосфатов поможет повысить качество алмазов, к примеру, сделать их более крупными.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Напоследок отметим, что алмазы позволяют людям увидеть минералы, которые находятся глубоко в недрах планеты. Они словно капсулы, которые доставляют их к поверхности в “законсервированном” виде. В прошлом году мы рассказывали, что в алмазе был обнаружен давемаоит, минерал, о существовании которого ранее вообще не было известно.