नेपच्यून और यूरेनस जैसे बर्फ के विशालकाय ग्रह हमारी आकाशगंगा में अत्यधिक प्रचुर मात्रा में हैं। उनके अंदरूनी हिस्से मुख्य रूप से पानी, मीथेन और अमोनिया के घने तरल मिश्रण से बने होते हैं। विषम परिस्थितियों के कारण हीरे की वर्षा होती है।
पिछले प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने गंभीर तापमान का अनुकरण किया, और दबाव गहरे अंदर पाए गए वरूण और यूरेनसबर्फ के दिग्गज। पहली बार वे डायमंड रेन फॉर्म देख पाए।
एक नए अध्ययन में पाया गया है कि "हीरे की बारिश", बर्फ के विशाल ग्रहों पर एक लंबे समय से परिकल्पित विदेशी प्रकार की वर्षा, पहले की तुलना में अधिक सामान्य हो सकती है। यह अध्ययन इस बात की पूरी तस्वीर पेश करता है कि कैसे अन्य ग्रहों पर हीरे की बारिश होती है और, यहां पृथ्वी पर, नैनोडायमंड बनाने का एक नया तरीका हो सकता है, जिसमें दवा वितरण, चिकित्सा सेंसर, गैर-आक्रामक सर्जरी, टिकाऊ निर्माण में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। और क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स।
सीगफ्राइड ग्लैंज़र, उच्च ऊर्जा घनत्व प्रभाग के निदेशक, एसएलएसी, कहा हुआ, "पहले का पेपर पहली बार था जिसे हमने सीधे देखा था हीरा निर्माण किसी भी मिश्रण से। तब से, विभिन्न शुद्ध सामग्रियों के साथ कई प्रयोग किए गए हैं। लेकिन ग्रहों के अंदर, यह बहुत अधिक जटिल है; कई और रसायन मिश्रण में हैं। और इसलिए, हम यहां यह पता लगाना चाहते थे कि इन अतिरिक्त रसायनों का किस प्रकार का प्रभाव है।"
एक पूर्व प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने हाइड्रोजन और कार्बन से युक्त एक प्लास्टिक सामग्री को देखा, जो नेपच्यून और यूरेनस के समग्र रासायनिक मेकअप के दो आवश्यक तत्व थे। लेकिन बर्फ के दिग्गजों में अतिरिक्त तत्व भी शामिल होते हैं, जैसे कि महत्वपूर्ण मात्रा में ऑक्सीजन और कार्बन, और हाइड्रोजन।
हाल के एक प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने इन ग्रहों की संरचना को अधिक सटीक रूप से पुन: पेश करने के लिए पीईटी प्लास्टिक का उपयोग किया।
HZDR के भौतिक विज्ञानी और रोस्टॉक विश्वविद्यालय में प्रोफेसर डॉमिनिक क्रॉस ने कहा, "पीईटी में बर्फ के ग्रहों में गतिविधि का अनुकरण करने के लिए कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच एक अच्छा संतुलन है।"
वैज्ञानिकों ने एसएलएसी के लिनैक कोहेरेंट लाइट सोर्स (एलसीएलएस) में मैटर इन एक्सट्रीम कंडीशंस (एमईसी) इंस्ट्रूमेंट में एक उच्च शक्ति वाले ऑप्टिकल लेजर का उपयोग करके पीईटी में शॉक वेव्स बनाई। फिर उन्होंने पता लगाया कि एलसीएलएस से एक्स-रे दालों के साथ प्लास्टिक में क्या हुआ।
वैज्ञानिकों ने बाद में एक्स-रे विवर्तन का उपयोग यह देखने के लिए किया कि सामग्री के परमाणुओं को छोटे हीरे के क्षेत्रों में पुनर्व्यवस्थित किया गया है। उसी समय, उन्होंने एक अन्य विधि का उपयोग किया, जिसे छोटे-कोण प्रकीर्णन कहा जाता है, यह मापने के लिए कि वे क्षेत्र कितनी तेजी से और बड़े हुए। यह विधि उन्हें यह निर्धारित करने में मदद करती है कि ये हीरे क्षेत्र कुछ नैनोमीटर चौड़े तक बढ़े हैं। उन्होंने पाया कि पदार्थ में ऑक्सीजन मौजूद होने पर नैनोडायमंड कम दबाव और तापमान पर विकसित हो सकते हैं।
क्रॉस ने कहा, "ऑक्सीजन का प्रभाव कार्बन और हाइड्रोजन के विभाजन को तेज करना था और इस प्रकार नैनोडायमंड के गठन को प्रोत्साहित करना था। इसका मतलब था कि कार्बन परमाणु अधिक आसानी से जुड़ सकते हैं और बन सकते हैं हीरे".
टीम ने इस बात के प्रमाण भी खोजे कि हीरे के साथ सुपरियोनिक पानी हो सकता है। यह हाल ही में पहचाना गया जल चरण जिसे अक्सर "गर्म, काली बर्फ" कहा जाता है, असाधारण रूप से उच्च दबाव और तापमान पर पाया जा सकता है।
इन गंभीर परिस्थितियों में पानी के अणु टूट जाते हैं, और ऑक्सीजन परमाणु एक क्रिस्टल जाली में व्यवस्थित हो जाते हैं जहाँ हाइड्रोजन नाभिक घूमने के लिए स्वतंत्र होते हैं। इन फ्री-फ्लोटिंग नाभिक पर विद्युत आवेश के कारण सुपरियोनिक पानी विद्युत प्रवाह का संचालन कर सकता है, जो यह समझाने में मदद कर सकता है कि यूरेनस और नेपच्यून में अजीबोगरीब चुंबकीय क्षेत्र क्यों हैं।
निष्कर्ष दूर की आकाशगंगाओं में ग्रहों की हमारी समझ को भी प्रभावित कर सकते हैं क्योंकि अब वैज्ञानिकों का मानना है कि हमारे सौर मंडल के बाहर एक ग्रह का सबसे सामान्य रूप बर्फ के विशालकाय रूप हैं।
एसएलएसी वैज्ञानिक और सहयोगी सिल्विया पांडोल्फी ने कहा, "हम जानते हैं कि पृथ्वी का कोर मुख्य रूप से लोहे से बना है, लेकिन कई प्रयोग अभी भी जांच कर रहे हैं कि हल्के तत्वों की उपस्थिति पिघलने और चरण संक्रमण की स्थितियों को कैसे बदल सकती है। हमारा प्रयोग दर्शाता है कि कैसे ये तत्व बर्फ के दिग्गजों पर हीरे की स्थिति को बदल सकते हैं। यदि हम ग्रहों को सटीक रूप से मॉडल करना चाहते हैं, तो हमें वास्तविक संरचना के जितना करीब हो सके उतना करीब जाना होगा ग्रहों का आंतरिक भाग".
अध्ययन लेजर-चालित शॉक कंप्रेशन का उपयोग करके सस्ते पीईटी प्लास्टिक से नैनोडायमंड के निर्माण के संभावित मार्ग की ओर भी इशारा करता है। इन छोटे रत्नों का उपयोग वर्तमान में अपघर्षक और पॉलिशिंग एजेंटों में किया जाता है। फिर भी, भविष्य में उनका उपयोग क्वांटम सेंसर, औषधीय विपरीत एजेंटों और अक्षय ऊर्जा प्रतिक्रिया त्वरक में भी किया जा सकता है।
एसएलएसी वैज्ञानिक और सहयोगी बेंजामिन ऑफोरी-ओकाई ने कहा, "जिस तरह से नैनोडायमंड वर्तमान में बनाए जाते हैं वह कार्बन या हीरे का एक गुच्छा लेकर विस्फोटकों के साथ उड़ा रहा है। यह विभिन्न आकारों और आकारों के नैनोडायमंड बनाता है और इसे नियंत्रित करना कठिन होता है।"
"इस प्रयोग में हम जो देख रहे हैं वह उच्च तापमान और दबाव के तहत एक ही प्रजाति की एक अलग प्रतिक्रियाशीलता है। कुछ मामलों में, हीरे दूसरों की तुलना में तेजी से बनते प्रतीत होते हैं, जिससे पता चलता है कि इन अन्य रसायनों की उपस्थिति इस प्रक्रिया को तेज कर सकती है। लेजर उत्पादन नैनोडायमंड के उत्पादन के लिए एक क्लीनर और अधिक आसानी से नियंत्रित विधि की पेशकश कर सकता है। अगर हम प्रतिक्रियाशीलता के बारे में कुछ चीजों को बदलने के तरीके तैयार कर सकते हैं, तो हम बदल सकते हैं कि वे कितनी जल्दी बनते हैं और इसलिए वे कितने बड़े हो जाते हैं। ”
वैज्ञानिक इथेनॉल, पानी और अमोनिया युक्त तरल नमूनों का उपयोग करके इसी तरह के प्रयोगों की योजना बना रहे हैं - यूरेनस और नेपच्यून ज्यादातर किससे बने होते हैं - जो उन्हें यह समझने के करीब लाएगा कि अन्य ग्रहों पर हीरे की बारिश कैसे होती है।
एसएलएसी वैज्ञानिक और सहयोगी निकोलस हार्टले कहा, "तथ्य यह है कि हम इन चरम स्थितियों को फिर से बना सकते हैं यह देखने के लिए कि ये प्रक्रियाएं बहुत तेजी से कैसे चलती हैं, बहुत छोटे पैमाने पर रोमांचक है। इन ग्रहों की प्रक्रियाओं की पूरी तस्वीर देखने के लिए ऑक्सीजन जोड़ना हमें पहले से कहीं ज्यादा करीब लाता है, लेकिन अभी और काम किया जाना बाकी है। यह सबसे यथार्थवादी मिश्रण प्राप्त करने और यह देखने की दिशा में एक कदम है कि ये सामग्री वास्तव में अन्य ग्रहों पर कैसे व्यवहार करती है।"
जर्नल संदर्भ:
- झियू हे एट अल। छोटे कोण वाले एक्स-रे स्कैटरिंग और एक्स-रे विवर्तन द्वारा रिकॉर्ड किए गए शॉक-संपीड़ित C─H─O नमूनों में डायमंड फॉर्मेशन कैनेटीक्स। विज्ञान अग्रिम. वॉल्यूम 8, अंक 35. डीओआई: 10.1126/sciadv.abo0617
