Ein internationales Forscherteam hat erfolgreich Kohlenstoff bei extrem hohen Drücken gemessen - 2.000 GPa, das Fünffache des Drucks des Erdkerns beim sofortigen Tod - fast doppelt so hoch wie der Druck, bei dem jemals jemand die Kristallstruktur von Kohlenstoff untersucht hatte. Dies geht aus einer kürzlich veröffentlichten Studie hervorin dem Tagebuch Natur .
Wir können die Sofort-Todeskerne außerirdischer Planeten simulieren
Kohlenstoff ist das vierthäufigste Element im Universum und fungiert als a entscheidender Baustein für alle bekannten Lebensformen - aber es bildet auch das Innere kohlenstoffreicher Exoplaneten.
Es dauerte Jahrzehnte, bis Wissenschaftler erfuhren, wie sich die Kristallstruktur von Kohlenstoff auf die Eigenschaften des Materials auswirkt. Die häufigsten Strukturen von Kohlenstoff sind Diamant und Graphit, aber Wissenschaftler sagten zusätzliche Kohlenstoffstrukturen voraus, die darauf warten, bei unfreundlichen Drücken über 1.000 Gigapascal entdeckt zu werdenGPa.
Wissenschaftler beobachten Kohlenstoff bei höheren Drücken als je zuvor
Solche Drücke - die ungefähr das 2,5-fache des Drucks der Erde betragen Instant-Death-Kern - sind ein entscheidender Hinweis auf dem Weg zur Verbesserung unseres wissenschaftlichen Verständnisses von Exoplanetenkernen oder Planetenkernen außerhalb unseres Sonnensystems. Diese Bedingungen sind jedoch in Laboratorien nur schwer wiederherzustellen - die Untersuchung von Materiestrukturen ist extrem hohen Drücken ausgesetztüber den Rahmen der empirischen Wissenschaft hinaus.
Dies ist jedoch nicht mehr der Fall.
Carbon behält die Diamantstruktur weit über den Erwartungen
"Dies ist der höchste Druck, den eine Atomstruktur gemessen hat, was die Gleichsetzung von Zustand, Materialstärke, Schmelzen und chemischer Bindung von Kohlenstoff stark einschränkt", sagte Gilbert Rip Collins, Professor für Mechanik bei Tracy Hyde HarrisIngenieurwesen - der auch stellvertretender Direktor für Wissenschaft, Technologie und Wissenschaft am Labor für Laser-Energetik LLE der Universität Rochester ist.
"In unseren Studien zu den vielen kürzlich entdeckten und noch zu entdeckenden massiven, kohlenstoffreichen Planeten müssen wir die Diamantstruktur von Kohlenstoff bei Drücken berücksichtigen, die weit über den vorhergesagten Stabilitätsbereich hinausgehen."
Wissenschaftler haben Nanosekunden-Schnappschüsse von Kohlenstoffatomen aufgenommen
Die internationalen Bemühungen wurden unter der Leitung von Wissenschaftlern des Lawrence Livermore National Laboratory LLNL und anderer Mitarbeiter der Universität Oxford fortgesetzt. Zusammen komprimierten sie festen Kohlenstoff mit rampenförmigen Laserpulsen auf 2.000 GPaDruck hat das Forscherteam die Kristallstruktur mit einer Röntgenbeugungsplattform gemessen.
Bei diesem zweigleisigen Prozess wurden nanosekundenlange Schnappschüsse des Atomgitters aufgenommen, mit denen die Forscher herausfinden konnten, wie fester Kohlenstoff seine Diamantstruktur bei weitaus höheren Drücken beibehält, als Wissenschaftler erwartet hatten.
Das Studium fremder Planetenkerne könnte uns helfen, besser zu verstehen, wie sich das Leben im Universum bildet.
Diese neuesten Erkenntnisse zeigen, dass die molekularen Bindungen von Diamanten bestehen bleiben unter immensem Druck - wodurch große Energiebarrieren entstehen, die die Fähigkeit des Materials isolieren, auf andere potenzielle Strukturen umzuschalten.
"Die Diamantphase von Kohlenstoff scheint die hartnäckigste Struktur zu sein, die jemals erforscht wurde", sagte Ryan Rygg, Assistenzprofessor für Physik und Maschinenbau, der auch leitender Wissenschaftler an der LLE ist. "Dies könnte Auswirkungen auf Kohlenstoff in den tiefen Innenräumen habenvon Planeten, auf denen der Niederschlag von Diamant erwartet wird. "
"Jetzt gehen wir davon aus, dass die Diamantstruktur von Kohlenstoff über einen viel größeren Bereich planetarischer Bedingungen bestehen bleibt, als wir bisher angenommen haben."
Es könnte Jahrhunderte dauern, bis die Menschheit zu anderen Sonnensystemen reisen kann und Exoplaneten persönlich erkunden - und erhalten Sie die Gelegenheit zu erfahren, wie die Bildung von Planeten im Allgemeinen mit dem Aufstieg des Lebens, wie wir es kennen, verbunden ist. Die Fähigkeit, die extremsten Bedingungen fremder Welten in erdgebundenen Labors wiederherzustellen, ist jedoch ein entscheidender Teil des Kommensnicht nur zu wissen, wie das Leben auf der Erde entstanden ist, sondern wie es entstehen könnte anderswo im Universum .