Chủ Nhật, ngày 22/01/2023 18:13 PM (GMT+7)

Bí ẩn nhưng trận mưa kim cương xảy ra trên các hành tinh khắp vũ trụ

Một nhóm các nhà khoa học tại Phòng nghiên cứu HZDR của Đức cho biết, hàng tỷ hành tinh trên khắp vũ trụ có những cơn mưa kim cương lấp lánh, điều mà chúng ta tưởng như chỉ có trong các bộ phim khoa học viễn tưởng.

Minh họa mưa kim cương bên trong một hành tinh băng khổng lồ. Ảnh: Greg Stewart

Trước đây, giới khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng kim cương ở thể rắn có thể hình thành từ hydro và carbon dưới áp suất cực cao trên các hành tinh băng giá khổng lồ như Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh, tại khu vực nằm phía dưới bề mặt của chúng.

Tuy nhiên nghiên cứu mới cho thấy nhiều khả năng kim cương còn được tạo ra cả trong bầu khí quyển của các hành tinh băng giá, và từ đó hình thành những trận mưa đá quý xuống những khối băng khổng lồ ở phía dưới, theo đúng nghĩa đen.

Điều thú vị nằm ở chỗ những hành tinh băng khổng lồ lại là dạng phổ biến nhất bên ngoài Thái dương hệ của chúng ta.

Một trong tác giả báo cáo, nhà vật lý Dominik Kraus của phòng thí nghiệm HZDR (Đức) cũng cho biết mưa kim cương ngoài trái đất khá khác biệt so với hiện tượng thời tiết này trên hành tinh của chúng ta.

Bên dưới các bề mặt hành tinh khác là dạng “chất lỏng đặc, nóng”, nơi kim cương hình thành và chậm rãi chìm sâu vào lòng đất. Số kim cương này được cho tạo thành những lớp trải rộng hàng trăm km hoặc thậm chí lớn hơn nữa trong lòng các hành tinh.

Trong khi chúng có thể không chiếu lấp lánh như những viên kim cương trên đồ trang sức, ông Kraus cho biết cơ chế hình thành kim cương ngoài hành tinh cũng giống như những gì đang diễn ra trong lòng trái đất.

Kích cỡ của Hải Vương tinh so với Trái đất.

Được biết các nhà khoa học của HZDR đã sử dụng nhựa để tái tạo hiện tượng kết tủa kim cương tại các hành tinh băng giá. Ông Dominic Kraus cho biết nhóm của ông đã thêm oxy vào phản ứng và nhận thấy rằng “mưa kim cương” hình thành dễ dàng hơn.

Cụ thể, ông Kraus và cộng sự sử dùng nhựa PET để thử chế tạo những "viên kim cương nano". Trong thí nghiệm, nhóm chiếu một tia sáng laser mạnh vào một mẫu vật liệu mỏng như phim, qua đó làm nóng nó lên đến 6.000C chỉ trong nháy mắt. Đồng thời người ta cũng tạo ra một sóng xung kích để nén vật liệu lên mức lớn hơn 1 triệu lần áp suất khí quyển, trong khoảng thời gian kéo dài chỉ vài nano giây.

“Cho đến nay, chúng tôi đã sử dụng màng hydrocacbon cho các loại thí nghiệm này", ông Kraus cho biết. “Chúng tôi phát hiện ra rằng áp suất cực lớn và nhiệt cao đã tạo ra những viên kim cương rất nhỏ. Chúng tôi gọi chúng là kim cương nano”.

Ông nói thêm: "Vật liệu PET có sự cân bằng tốt giữa các thành phần carbon, hydro và oxy, giúp mô phỏng hoàn hảo hoạt động tạo kim cương trong các hành tinh băng. Tác dụng của oxy là đẩy nhanh quá trình phân tách cacbon và hydro. Nhờ tác động của oxy, các nguyên tử carbon có thể kết hợp dễ dàng hơn và tạo thành kim cương".

Thí nghiệm có thể dẫn đến một phương pháp mới để sản xuất kim cương nano. Chúng có nhiều ứng dụng và ngày càng tăng thêm, bao gồm vận chuyển thuốc, kiểm duyệt y tế, phẫu thuật không xâm lấn và điện tử lượng tử.

"Cách chế tạo kim cương nano hiện nay là sử dụng thuốc nổ với carbon hoặc kim cương. Laser có thể mang đến một phương pháp sản xuất kim cương nano sạch và dễ kiểm soát hơn", nhà khoa học Benjamin Ofori-Okai tại SLAC, đồng tác giả nghiên cứu, nhận định.