Детали эксперимента российских специалистов позволили выявить недостатки прежней модели распада метана на водород и углерод в виде алмаза.
Ученые из Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН провели серию экспериментов, направленных на изучение устойчивости метана при экстремальных значениях давления и температуры, аналогичных тем, что характерны для ледяных планет-гигантов Солнечной системы. Используя алмазные наковальни и лазерный нагрев, российские специалисты смогли воссоздать условия, в которых зарубежные ученые ранее предполагали разложение метана на водород и углерод в виде кристаллов алмаза.
В первой половине 1980-х годов американские исследователи, занимаясь разработкой модели внутреннего устройства ледяных гигантов — Урана и Нептуна, выдвинули гипотезу, что такие соединения, как вода, метан и аммиак присутствуют в глубоких слоях этих планет в жидкой форме. Это вызвало интерес к изучению поведения метана. Было высказано предположение, что под воздействием предельно высокого давления и температуры он может разлагаться на составляющие элементы — углерод и водород, при этом выделившийся углерод мог образовывать кристаллические структуры, оседающие в глубинах планеты.
Зарубежные ученые проводили эксперименты следующим образом: метан помещали между двумя алмазными наковальнями и нагревали с помощью лазера. Поскольку метан плохо поглощает лазерное излучение, приходилось добавлять дополнительный нагревающий элемент — инертный материал, не взаимодействующий с образцом, но хорошо поглощающий лазерное тепло. В качестве такого материала использовалась платина. В результате нагрева метана при высоком давлении и наличии платины у авторов предыдущих работ наблюдалось образование кристаллов алмаза.
«Нас насторожило, что в предыдущих исследованиях не контролировалось химическое состояние нагревателя из платины во время реакции, то есть его инертность принималась на веру. С использованием источника синхротронного излучения в Гамбурге мы смогли повторить эксперименты зарубежных коллег и наблюдали образование алмаза при разложении метана в присутствии платины», — комментирует старший научный сотрудник лаборатории метаморфизма и метасоматизма ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Сергей Владимирович Ращенко.
Российские ученые также заметили, что при нагревании платина теряет свою инертность и начинает реагировать с метаном. Она захватывает водород из метановой молекулы, образуя новое вещество — гидрид платины, тогда как свободный углерод выделяется в виде алмаза. Таким образом, речь идет не только о простом разложении метана, но и о специфической химической реакции, вероятность которой в реальных условиях недр ледяных гигантов невелика.
Новосибирские ученые повторили эксперименты, заменив платиновый нагреватель на золотой, поскольку известно, что золото не образует гидриды даже при высоких давлениях. Они поместили метан вместе с золотом в среду алмазных наковален и разогрели его. Результаты подтверждают, что именно присутствие платины вызывает появление алмазов, а чистый процесс декомпозиции метана при аналогичном давлении и температуре сам по себе не ведет к формированию алмазов.
«Джеймс Уэбб» помог ученым открыть новый спутник Урана. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
<div class="mediaPollEmbed" data-prerendered><noscript><section><h2>Как пользователи общаются в корпоративных мессенджерах</h2><p>11 вопросов</p><form method="POST" action="https://media-poll.mail.ru/api/e612675c-61b9-58e5-9a34-a2c4715af6e6"><fieldset><legend>Пользуетесь ли вы на работе корпоративными мессенджерами?</legend><label><input type="radio" name="16083" value="61092"/>Да</label><br/><label><input type="radio" name="16083" value="61093"/>Нет</label><br/></fieldset><button type="submit">Далее</button></form></section></noscript></div><script type="text/javascript">(function(window){var mediaPoll=(window.mediaPoll=window.mediaPoll||{});var container=document.currentScript.previousElementSibling;var uuid="e612675c-61b9-58e5-9a34-a2c4715af6e6";mediaPoll.loadAPIPromise=mediaPoll.loadAPIPromise||new Promise((resolve,reject)=>{const loadScript=(onload,onerror)=>{var head=document.getElementsByTagName('head')[0];var script=document.createElement('script');script.async=true;script.onload=onload;script.onerror=onerror;script.src='https://media-poll.mail.ru/-/1755605532871/embed/main.js';head.appendChild(script)};loadScript(resolve,()=>{mediaPoll.loadAPIPromise=null;reject()})});mediaPoll.loadAPIPromise.then(()=>{window.mediaPoll.render(uuid,container)})})(window)</script>
Фото: hi-tech.mail.ru