6755 9

Исследование метана: есть ли на Нептуне алмазы?

Изучение молекул, сформировавшихся из углерода и водорода при высоких температурах и давлениях, помогает ученым понять химические процессы, которые происходят глубоко в недрах планет, включая и нашу Землю.

Новое исследование во главе с Александром Гончаровым посвящено исследованию метана – одной из наиболее распространенных молекул во Вселенной. Несмотря на его повсеместность, поведение метана в условиях, характерных для планетных недр, плохо понято из-за противоречивых выводов различных моделирований. Работа опубликована в Nature Communications.

Известно, что метан сжижается только при давлении в 70 000 раз выше атмосферного (7ГПа). Возможность его наблюдения в более экстремальных условиях дала бы фундаментальную информацию для понимания внутреннего строения планет и протекающих там процессов.

Кроме того, объяснения требует и его химическая активность в таких экстремальных условиях. Из предыдущих исследований была получена некоторая информация о химической активности метана при температурах и давлениях, что реализуются глубоко внутри Земли. Она привела к предположению, что метан – основная углеводородная фаза углерода, кислорода и водородосодержащих жидкостей некоторых частей земной мантии. Однако, новое исследование подвергает сомнению это предположение.

При давлениях вплоть до 790 000 атмосфер (80 ГПа) температура плавления метана остается ниже 1000 С. Отсюда следует, что метан не переходит в твердую фазу ни при каких условиях, имеющих место в глубинах планет. С повышением температуры выше 900 С химическая активность метана возрастает. Сначала он частично диссоциирует на составляющие его элементы: углерод и водород. Затем с дальнейшим повышением температуры начинают формироваться молекулы легких углеводородов. Давление также оказывает влияние на водородно-углеродную систему, так что при 25 ГПа начинают появляться тяжелые углеводороды. Это свидетельствует о том, что на больших глубинах вещество, вероятнее всего, небогато метаном.

Эти результаты могут найти применение как в теории химического состава Земли, так и в геохимии газовых гигантов, подобных Урану и Нептуну. Команда исследователей утверждает, что химическая активность метана может играть роль в формировании алмазов глубоко под мантией. По их мнению это должно быть принято во внимание при создании моделей внутреннего строения Нептуна и Урана, чья мантия, как считается, состоит из смеси метана, воды и компонентов аммиака.

(Добавил: RoboAstroNews)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен