Deimantiniai pasauliai – juodi, šalti ir… negyvi?

Galbūt skambės kiek netikėtai, tačiau tiesa yra tokia: Saulės sistema nėra turtinga anglies. Žemės branduolys yra sudarytas iš geležies, mantija – iš įvairių silicio mineralų. Lyginant su mūsiške Saule, kai kurios žvaigždės pasižymi gerokai didesniais anglies-deguonies kiekiais. Natūralu, jog tokių saulių globojamos planetos savo sudėtimi smarkiai skiriasi nuo Žemės ir jos kaimynių.

2005 m. astronomas Markas Kučneris (Marc Kuchner), dabar dirbantis NASA Godardo kosminių skrydžių centre Grynbelte (Merilendas, JAV), su kolegomis atskleidė, jog anglies ir deguonies turtingos planetinės sistemos gali turėti planetų, kurių paviršius padengtas grafitu – ta pačia chemine medžiaga, kuri „apgyvendinama“ paprasčiausių pieštukų šerdyse. Maža to, aukšti slėgiai galėtų grafito plutą taip suslėgti, jog planetos litosferoje susiformuotų mažiausiai kelių kilometrų storio deimantų klodai.

Kolegų darbus pratęsė Ohajo universiteto mokslininkai Vendė Panero (Wendy Panero) ir Keimanas Anterbornas (Cayman Unterborn). Šis geologų tandemas pamėgino išsamiau išsiaiškinti deimantinių planetų (apie tokios atradimą informavome prieš trejetą mėnesių) sudėtį ir jų gelmėse vykstančius geologinius procesus.

Juodosios planetos

Tyrimų laboratorijoje V. Panero pamėgino imituoti Žemės gelmėse esančias sąlygas ir 65 tūkst. gigapaskalių slėgiu bei 2,4 tūkst. kelvinų temperatūra paveikė geležies, anglies bei deguonies mėginius. Tyrėjai pastebėjo, jog mėginiai, kuriuose buvo didesni anglies ir deguonies kiekiai, virto deimantais.

Savo atradimo rezultatus V. Panero ir K. Anterbornas panaudojo, mėgindami nustatyti anglimi turtingų žvaigždžių sistemose besisukančių planetų sudėtį. Paaiškėjo, jog beveik 50 % atomų tokiose planetose turėtų virsti deimanto atomais, o beveik ketvirtį tokių planetų turėtų sudaryti deimantas.

Tyrimo rezultatai taipogi byloja, jog planetos, kurių masė yra ne mažesnė nei 0,5 ir ne didesnė nei 10 Žemės masių, būtų analogiškos sudėties (t. y., nemažą jų dalį sudarytų deimantas). Pavyzdžiui, 10 Žemės masių planeta turėtų skysto geležies branduolį ir 3,5 tūkst. kilometrų storio mantiją, sudarytą beveik vien tik iš deimanto. Tokią planetą dengtų grafito ir kietų uolų pluta.

Nieko stebėtino, jog tokios planetos atspindėtų labai nedaug šviesos. „Jos būtų tiesiog juodos, – aiškina K. Anterbornas. Jo ir kolegės tyrimo rezultatai pristatyti antradienį San Franciske (Kalifornija, JAV) vykusioje Amerikos geofizikų sąjungos (American Geophysical Union) konferencijoje.

Vangi konvekcija

Nors ir juodos, tokios planetos būtų labai šaltos. Taip būtų dėl to, jog deimantas yra puikus šilumos laidininkas, tad planetos branduolio šiluma nesunkiai pasiektų planetos paviršių ir būtų išspinduliuota į kosminę erdvę. Žinia, deimantai yra nepaprastai kieta ir formos keitimui itin sunkiai pasiduodanti struktūra. Tai reiškia, jog konvekcinės srovės planetos gelmėse cirkuliuotų sunkiai.

„Atsižvelgiant į šiluminį laidumą ir klampumą, geologiniai konvekcijos procesai anglies turtingose Žemės masės planetose turėtų išvis nevykti, – tvirtina V. Panero. – Vangūs, labai vangūs konvekcijos procesai vyktų galbūt tik tose anglingose planetose, kurių masė siektų nuo 5 iki 10 Žemės masių. Menkas tektoninis aktyvumas reiškia, jog tokiose planetose nebūtų sąlygų egzistuoti vandenynams – Žemėje vandenynai susiformavo dėl tektoninių plokščių aktyvumo.“ Tad gyvybės evoliucija tokiose planetose vargu ar įmanoma.

Deimantų gysla Saulės sistemoje?

Astrofizikus iki šiol labai domino, kokiu pirmapradžiu pavidalu tokiose planetose egzistuoja anglis – ar ji yra kristalinės struktūros, ar deimantinės, o gal anglis ten susimaišiusi su geležimi?

„Anglingomis planetomis besidomintiems astrofizikams šis tyrimas turėtų būti tikras saldainis, – tvirtina ankstesnio tyrimo autorius M. Kučneris. – Panašu, jog galaktikoje gali egzistuoti įvairiausių aplinkos terpių. Be kita ko, tyrimo rezultatai mums primena, jog didžiuliai klodai anglies ar net deimantų gali būti ir mūsų Saulės sistemos planetose.“

Parengė Saulius Žukauskas,sauliuszukauskas01@gmail.com