Sao Thiên vương và Hải Vương có thể có các biển kim cương

Thông tin trên mới được đăng tải trên Tạp chí Vật lý tự nhiên.

Nghiên cứu này, dựa trên các đo đạc chi tiết lần đầu tiên về điểm tan chảy của kim cương, đã phát hiện ra rằng, kim cương có đặc tính như nước trong lúc bị đóng băng và tan chảy, với các dạng thể rắn trôi nổi bên trên các dạng thể lỏng. Phát hiện đáng ngạc nhiên này giúp các nhà khoa học có thêm hiểu biết mới về kim cương và một số hành tinh ở xa nhất trong hệ mặt trời của chúng ta.

Các nhóm nhà khoa học khác, đáng chú ý là các nhà khoa học đến từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, đã thành công trong việc làm tan chảy kim cương từ nhiều năm trước, nhưng họ không thể đo được áp suất và nhiệt độ tại điểm mà kim cương tan chảy.

Than chì, không phải là kim cương, tan chảy thành dạng lỏng. Cái khiến các nhà khoa học đau đầu là làm sao làm nóng kim cương cùng lúc với ngăn nó không chuyển dạng từ kim cương sang than chì.

Áp suất cực cao là một loại áp suất được tìm thấy trong các hành tinh chứa khí gas khổng lồ như Sao Thiên vương và Hải Vương - nơi mà áp lực cực cao và nhiệt độ cực cao tồn tại. Eggert và các đồng nghiệp đã đặt một lượng nhỏ kim cương trong tự nhiên, nặng khoảng 1/10 carat, dày 0,5mm và làm nổ tung nó bằng các tia la-de tại áp suất cực cao.

Các nhà khoa học đã hóa lỏng được kim cương tại áp suất lớn gấp 40 triệu lần so với áp suất mà một người có thể chịu đựng được khi đứng trên mặt đất tại mực nước biển. Từ đó, họ giảm dần nhiệt độ và áp suất.

Khi áp suất hạ xuống khoảng 11 triệu lần so với áp suất không khí tại mực nước biển trên mặt đất và nhiệt độ hạ xuống khoảng 50.000 độ thì các mảnh kim cương rắn bắt đầu xuất hiện. Áp suất đã giữ việc tan chảy nhưng nhiệt độ của kim cương thì vẫn duy trì ở cùng một mức, với ngày càng nhiều các mảnh kim cương được tạo thành.

Khi đó, kim cương đã làm một việc mà chúng ta không hề trông đợi. Những mảnh kim cương đã không chìm xuống. Chúng trôi nổi. Những mẩu kim cương đóng băng đã trôi nổi trong một bể nhỏ kim cương lỏng. Kim cương đã vận động hệt như nước.

Với hầu hết vật chất, tình trạng rắn thường chiếm số đông so với tình trạng lỏng. Nước là một ngoại lệ, khi nước đóng băng, băng thường có mật độ ít hơn so với nước xung quanh và đây là lý do tại sao băng nổi và cá có thể sống sót trong mùa đông ở vùng Minnesota.

Một đại dương kim cương có thể giúp giải thích sự định hướng của các cánh đồng nam châm trên hành tinh, ông Eggert nói. Nói một cách dễ hiểu, các cực nam châm trên trái đất phù hợp với các cực địa lý. Nhưng các cực nam châm và các cực địa lý trên sao Hải Vương và Thiên Vương lại không phù hợp với nhau, nó có thể chệch tới 60 độ so với trục bắc-nam.

Ước tính khoảng 10% sao Hải Vương và Thiên Vương được tạo thành từ carbon. Một đại dương khổng lồ kim cương lỏng ở vị trí phù hợp có thể làm lệch hướng hoặc làm nghiêng cánh đồng nam châm khỏi vị trí thẳng hàng so với trục quay của hành tinh.

Ý tưởng về việc có các đại dương kim cương lỏng trên sao Hải Vương và Thiên Vương không mới nhưng bài viết đăng trên tạp chí Vật lý tự nhiên đã khiến những đại dương kim cương này trông có vẻ hợp lý hơn nhiều. Nhiều nghiên cứu về sự cấu thành của sao Hải Vương và Thiên Vương cần được tiến hành trước khi có thể đưa ra một kết luận chắc chắn, tuy nhiên, loại nghiên cứu này là rất khó tiến hành.

Các nhà khoa học có thể đưa các tàu thăm dò lên sao Hải Vương và Thiên Vương hoặc có thể thử mô phỏng những điều kiện này trên trái đất. Cả hai sự lựa chọn đều đòi hỏi phải có nhiều năm chuẩn bị, cần những thiết bị đắt tiền và còn tùy thuộc vào một số điều kiện môi trường khắc nghiệt trong vũ trụ.