დედამიწის ბირთვზე მაღალი წნევის ქვეშ მოთავსებისას, ალმასმა მეტასტაბილურობა გამოავლინა — #1tvმეცნიერება
დედამიწის ბირთვზე მაღალი წნევის ქვეშ მოთავსებისას, ალმასმა მეტასტაბილურობა გამოავლინა — #1tvმეცნიერება

ალმასს შეუძლია მცირე წნევას გაუმკლავდეს. დაივიწყეთ ეს ფაქტი — სინამდვილეში, ალმასს დიდ წნევასთან გამკლავებაც შეუძლია. ახალ ექსპერიმენტთა სერიაში, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ალმასები საკუთარ კრისტალურ სტრუქტურას იმაზე ხუთჯერ მაღალი წნევის ქვეშაც ინარჩუნებს, ვიდრე დედამიწის ბირთვშია.

ეს კი ეწინააღმდეგება პროგნოზს, რომლის მიხედვითაც, უკიდურესად მაღალი წნევის ქვეშ ალმასი კიდევ უფრო სტაბილურ სტრუქტურად უნდა გადაიქცეს. ეს იმაზე მიუთითებს, რომ ალმასი წარმოიქმნება ისეთ გარემოში, რომელშიც ნახშირბადის სხვა სტრუქტურა უფრო სტაბილური იქნებოდა, რასაც „მეტასტაბილურ მდგომარეობას“ უწოდებენ“.

აღმოჩენას გავლენა აქვს ისეთი მაღალწნევიანი გარემოს მოდელირებაზე, როგორიც პლანეტების ნახშირბადით მდიდარი ბირთვებია.

ნახშირბადი სამყაროში მეოთხე ყველაზე გავრცელებული ელემენტია და გვხვდება როგორც ეგზოპლანეტებსა და ვარსკვლავებში, ისე მათ შორის სივრცეში. გარდა ამისა, ნახშირბადი დედამიწაზე არსებული სიცოცხლის უმთავრესი ინგრედიენტიც არის. მის გარეშე ჩვენ უბრალოდ არ ვიარსებებდით; სწორედ ამიტომ ვუწოდებთ საკუთარ თავს ნახშირბადზე დაფუძნებულ სიცოცხლეს.

გამომდინარე აქედან, ნახშირბადი ყველა მიმართულების მეცნიერის დიდი ინტერესის საგანია. თუმცა, ერთ-ერთი ადგილი, სადაც ნახშირბადი ასევე გვხვდება — ნახშირბადით მდიდარ ეგზოპლანეტათა ბირთვები — ზედმეტად ძნელად შესასწავლია. რთულია იქ არსებული მაღალი წნევის ლაბორატორიაში შექმნა, ხოლო მას შემდეგ, რაც ასეთ წნევას ხელოვნურ გარემოში მივაღწევთ, უკვე მასში მოთავსებული მასალის შესწავლაა პრობლემა.

ცნობილია, რომ სხვადასხვა წნევის ქვეშ, ნახშირბადს რამდენიმე ალოტროპიული სახესხვაობა აქვს, ანუ სტრუქტურის ვარიანტი, რომლებსაც ერთმანეთისგან რადიკალურად განსხვავებული ფიზიკური მახასიათებლები აქვთ. ნახშირიც, გრაფიტიც და ალმასიც ნახშირბადისგან შედგება, მაგრამ ყველა მათგანი სხვადასხვა წნევის ქვეშ არის წარმოქმნილი; ალმასი დედამიწის სიღრმეში, ძალიან მაღალ წნევის ქვეშ, 5-6 გიგაპასკალზე წარმოიქმნება.

დედამიწის ბირთვში წნევა დაახლოებით 360 გიგაპასკალია. მეცნიერები პროგნოზირებდნენ, რომ უფრო მაღალ წნევაზე, დაახლოებით 1000 გიგაპასკალზე, ანუ დედამიწის ბირთვის წნევაზე 2,5-ჯერ მაღალზე, ნახშირბადი რამდენიმე ახალ სტრუქტურად გარდაიქმნებოდა, ისეთებად, რომლებიც არასოდეს გვინახავს ან შეგვიქმნია.

წარმოუდგენლად მაღალი წნევის მიღწევის ერთ-ერთი მეთოდი მოითხოვს ალმასის გრდემლისა და შოკური შეკუმშვის გამოყენებას. ამ მეთოდით, მეცნიერებმა ნახშირწყალბადი 45 000 გიგაპასკალი წნევის ქვეშაც კი მოაქციეს. ეს მეთოდი ნიმუშს იქამდე ანადგურებს, ვიდრე მისი სტრუქტურის შესწავლა იქნება შესაძლებელი.

აშშ-ის ლოურენს ლივერმორის ეროვნული ლაბორატორიის მკვლევრის, ემი ლეზიკი ჯენეის ჯგუფმა ამ სამუშაოს შესრულების სხვა გზა აღმოაჩინა. 2200 გიგაპასკალზე ნიმუშის მყარ ნახშირბადად შეკუმშვისთვის მათ პანდუსის ფორმის ლაზერის სხივები გამოიყენეს. ნიმუშის კრისტალური სტრუქტურის შესასწავლად, პარალელურად იყენებდნენ ნანოწამის ხანგრძლივობის დროში გადაჭრილ (ულტრასწრაფ) რენტგენულ დიფრაქციას.

ეს მაჩვენებელი ორჯერ მეტია წინა ცდაზე მიღწეულ წნევაზე, რომელზეც მასალას რენტგენული დიფრაქციით იკვლევდნენ. შედეგებმა ჯგუფი გააოცა.

„ჩვენდა გასაკვირად, აღმოვაჩინეთ, რომ ამ გარემო პირობებში ნახშირბადი არ გადადის არც ერთ პროგნოზირებულ ფაზაში და უმაღლეს წნევაზეც კი ინარჩუნებს ალმასის სტრუქტურას“, — ამბობს ჯენეი.

მისივე განცხადებით, მათმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ იგივე ულტრაძლიერი ატომთშორისი ბმები (დაშლისათვის საჭიროა ძლიერი ენერგია), რომლებიც განაპირობებს ნახშირბადის ალმასის მეტასტაბილურ სტრუქტურას, განუსაზღვრელი ვადით უძლებს გარემოს წნევას და დიდი ალბათობით, ასევე აფერხებს მის გარდაქმნას 1000 გიგაპასკალს ზემოთაც.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სიღრმიდან ზედაპირზე ამოტანისას, ალმასი ალმასი კვლავ გრაფიტად არ გადაიქცევა — ანუ მაღალი წნევიდან დაბალზე. ძალა, რომელიც ამ რევერსიას უშლის ხელს, სწორედ ის უნდა იყოს, რომელიც ალმასს კვლავ ხელახლა არ გადააწყობს სხვა ალოტროპიულ სახესხვაობად იმაზე მაღალი წნევის ქვეშაც კი, რომელზეც ალმასია წარმოქმნილი.

ამ აღმოჩენამ შეიძლება შეცვალოს ის მეთოდები, რომლითაც მეცნიერები ნახშირბადით მდიდარი პლანეტების მოდელირებას ახდენენ კვლევებისთვის, მათ შორის, მითიური ალმასის პლანეტებისაც.

ამასობაში, შედეგების ბოლომდე გასარკვევად ძალიან ბევრი სამუშაოა ჩასატარებელი. ჯგუფმა ბოლომდე არ იცის, რატომ არის ალმასი ასეთი ძლიერი; მეტი კვლევაა საჭირო იმის დასადგენად, როგორ ინარჩუნებს ალმასი მეტასტაბილურ მდგომარეობას წნევის ასე ფართო დიაპაზონში.

„ჯერჯერობით ღიად რჩება კითხვა იმის შესახებ, იპოვა თუ არა ბუნებამ მაღალი ენერგიის ბარიერის დაძლევის გზა პროგნოზირებული ფაზების წარმოსაქმნელად ეგზოპლანეტათა წიაღში“, — აღნიშნავს ჯენეი.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია llnl.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი