Tam, kde prší diamanty

19 Kvě

Naše pohledy jsou stále častěji upřeny do vzdáleného vesmíru. Poameričtělý název „deep space“ mnohem častěji než dříve odhaluje roušku neskutečných vesmírných představení, o kterých dosud pozemšťan nemá ani potuchy. Na druhé straně je zde pevná a stále aktuální konkurence už trochu fádního Marsu. A tak se na nevšední události z jiných míst, také právoplatného vesmírného prostoru, v médiích téměř nedostává. Neprávem opomíjeným tématem jsou diamantové deště na planetách Uran a Neptun.

Dopřejme si jedinečnou možnost zabrouzdat na chvíli do téměř neosahaného místa sluneční soustavy, mezi planety největší a nejzáhadnější.

Diamanty v laboratoři

O nejdražším atmosférickém divadle ve vesmíru se přitom ví již téměř deset let. Tým amerických vědců z Kalifornské univerzity v USA pod vedením tehdy ještě doktorandské studentky Laury Benedettiové zkusil simulovat obvyklé bouřkové počasí na velkých plynných planetách jako třeba Neptun a Uran. Výsledek překvapil širokou světovou veřejnost. V těchto pečlivě a věrně připravených laboratorních podmínkách se začala tvořit mračna zrnek diamantů!

Zásobárny metanu

Cesta k takové podívané vedla přes nápad vyzkoušet, co udělá typický blesk v typické atmosféře takové planety jako Uran a Neptun. Tyto planety jsou známé svými chladnými barvami vrchní atmosféry – tedy toho, co pozorujeme. Je to důsledek velkého množství metanu. V dalekohledu se Uran jeví zelenomodrý a Neptun namodralý. V hloubce jedné desetiny cesty k jádru je atmosféra hustá tak, že tlak zde dosahuje statisíců atmosfér a teplota se v aktivních místech téměř blíží 3500 °C. Těmito aktivními místy jsou zřejmě uzly atmosférických proudů, tedy oblasti, kde dochází k něčemu, co se dá přirovnat k bouřkové činnosti.

Co se děje ve skutečnosti?

Děje v takových oblastech nejsou kupodivu tak složité, jak by se mohlo zdát. Jsou-li naše předpoklady správné, pak pod slupkou z vodíku a helia se nachází kromě vody a čpavku jako třetí dominantní sloučenina právě metan. Ten je hlavním zdrojem pro nás potřebného uhlíku. Tlak v těchto místech skutečně dosahuje až 50 miliard pascalů (tedy až půl milionu zemských atmosfér). Nacházíme se v hloubce zhruba 2,5 tisíce kilometrů a všechny jinak plynné složky mají v důsledku tlaku kapalnou podobu. Materiál zahřívá nitro planety na několik stovek stupňů a kapalnou oblohu křižují výboje. S jejich pomocí je atmosféra místy škvařena až na 3000 °C. Pod tíhou tlaku a teploty se kapalný metan rozpadá na uhlík, vodík a v okrajových částech se vytváří jiné typy uhlovodíků. Vodík okamžitě uteče směrem do horních částí atmosféry, zatímco osamocený uhlík pod tíhou obrovského tlaku vytvoří zrnka diamantů. Ty oproti vodíku padají směrem k jádru planety obalené do černého závoje z ostatních neúplně rozpadlých sloučenin dalších uhlovodíků.

Diamanty na každém kroku?

Existence metanu, vysokého tlaku a teploty a vcelku benevolentní podmínky dávají tušit, že by Uran a Neptun nemusely být jedinými planetami, na nichž se odehrávají diamantové deště. A skutečně. Uran a Neptun můžeme v našem případě brát jako vzorové planety. To proto, že obsahují docela velkou složku kapalného metanu pod svou vodíko-heliovou atmosférou. Metan však v menší míře obsahují i ostatní velké a plynné planety jako Saturn a Jupiter a v podstatě i pravděpodobně všechny dosud objevené extrasolární planety. Dokonce můžeme uvažovat o občasných diamantových přeháňkách i na vyhaslých minihvězdách, kterým říkáme hnědí trpaslíci. Všechny tyto objekty mají zcela určitě pod svou atmosférou kapalnou složku metanu a teploty a tlaky odpovídající podmínkám pro tvorbu těch náramných drahých kamenů.

O těžbě neuvažujte

Podmínky v samotném nitru Uranu a Neptunu jsou dány jeho složením. Rozhodně tedy nepůjde vyrobit takové vědro a provaz, na kterém bychom z blízkosti jádra planety vylovili nějaký ten kbelík vzácných kamenů. Dokonce ani zachytávání takového deště diamantů nemá valný smysl. Náklady na takové získávání by byly neskonale vyšší, než když si prostě stejnou cestou počasí nasimuloval tým dnes již doktorky Benedettiové. Důležité na výzkumu týmu Laury Benedettiové je, jak moc takové planety dokážeme poznat. Z výsledků a dalších výpočtů se dá ukázat na spoustu dosud nejasných nebo mylných předpokladů o tom, jak se planety uvnitř chovají. Dá se dokonce předpokládat, že samotná tvorba diamantů má hlavní podíl na výrobě toho tepla, které velké planety vyzařují. Většina velkých plynných planet totiž emituje více energie, než kolik se jí dostává od Slunce. A konečně pochopení chemických dějů třeba uvnitř takovýchto planet nám umožňuje lépe poznávat samotné přírodní zákony a ověřovat tak, že jim opravdu rozumíme správně. Jedině při takovém postupu je možno posunovat hranice lidského poznání dále a ve své podstatě tyto vědomosti využívat třeba v průmyslu, biologii nebo dokonce v pokročilém lékařství.

Planety sluneční soustavy

Naše sluneční soustava se skládá ze dvou typů planet. Těm, které mají pevný povrch, říkáme terestrické. Mezi ně patří kromě Země také Merkur, Venuše, Mars a Pluto. Naproti tomu planety Jupiter, Saturn, Uran a Neptun žádný povrch nemají. Jednoduše řečeno, mají jen atmosféru a kovové jádro. Jelikož jsou však tak obrovské, není atmosféra obdobou naší zemské, velmi řiďoučké atmosféry. Atmosféra velkých plynných planet postupujíc k nitru houstne. Plyny pod tíhou tlaku (nikoli nízké teploty) kapalní a dokonce až v posledních fázích přechází do pevného skupenství. Poblíž jádra je tlak natolik obrovský, že dokonce vodík se zde nachází ve stavu, který si člověk jen těžko dovede představit. Je to napůl kapalná a napůl pevná polokrystalická struktura extrémně vodivé látky. Vodík se tedy v blízkosti jádra změní v podstatě na tekoucí kov!

Hnědí trpaslíci

Kromě hvězd a planet existují i tělesa, která nemají tak úplně vyhraněnou orientaci. Nejsou to v podstatě ani hvězdy, ani planety. Je to něco mezi tím. Některé se mohou vyvinout prostě jako přerostlá planeta, jiné zase jako příliš malá hvězda, která brzy vyhasíná. V podstatě relativně blízko má k hnědému trpaslíku zrovna náš Jupiter. Je to obrovská planeta, uvnitř které chybí jen malinko hmoty k tomu, aby se v ní zažehly termonukleární reakce a mohla plnohodnotně hvězdně zářit. Pravě jako hnědý trpaslík. Její záření by v podobě hnědého trpaslíka ovšem nebylo nijak významné a bylo by dokonce porovnatelné s energií, kterou emituje Jupiter nyní. Pro kreativní doplnění, velmi zajímavě tuto konkrétní situaci vystihl Artur C. Clarke ve svém sci-fi bestselleru „2061: Třetí vesmírná odysea“.

Leave a Reply