محمد اسماعيل - القاهرة - اشتبه علماء الفلك والفيزيائيون منذ نحو 43 عامًا، أن بعض الأماكن تُمطر فيها السماء ماسًا وألماظ، واستندوا إلى العديد من الأدلة العلمية والدراسات التي جعلتهم يميلون إلى ذلك الاعتقاد.

وتشير تلك الفرضية إلى أن السماء تمطر ألماسا في كوكبي أورانوس ونيبتون، ومع ذلك من الصعب دراسة الكواكب الخارجية لنظامنا الشمسي، إذ لم تنطلق سوى مهمة فضائية واحدة، وهي فوييجر 2، لتكشف عن بعض أسرارهما، لذلك ظل المطر الماسي مجرد فرضية، بحسب americanscientist.

وبعيدًا عن الغموض الذي يكتنف المطر الماسي، يوجد غموض كبير في دراسة أورانوس ونبتون من الداخل والخارج، فهو يحد من فهمنا للنظام الشمسي والمجرة، لأنه تبين أن الكواكب بهذا الحجم شائعة للغاية في درب التبانة (المجرة التي تنتمي إليها الشمس، والأرض، وبقية المجموعة الشمسية).

وعلى الرغم من أننا مقيدون بالمركبات الفضائية والتلسكوبات الأرضية فيما يتعلق بمدى ما يمكن أن نتعلمه عن الأجزاء الخارجية لأورانوس ونبتون، فإن التقدم في عمليات المحاكاة المختبرية يتيح رؤى جديدة رائعة حول ما يحدث في تصميماتها الداخلية، بما في ذلك ما يؤدي إلى هطول أمطار ألماس.

عمالقة الجليد

يُطلق على نبتون وأورانوس اسم "العمالقة الجليدية" في نظامنا الشمسي، لأن طبقتهما الخارجية تتكون من مركبات تشمل الهيدروجين والهيليوم.

في لغة علم الفلك، يشير الجليد إلى جميع مركبات العناصر الخفيفة التي تحتوي على الهيدروجين، وبالتالي فإن مياه الكواكب (H 2 O)، والأمونيا (NH 3 ) والميثان (CH 4 ) تجعلها "جليدية"، واللون المزرق الجميل لكلا الكوكبين نتيجة لآثار غاز الميثان في غلافهما الجوي، ومع ذلك، فإن "الجليد" الموجود في الطبقات الوسطى العميقة هو الذي يشكل خصائصها بالفعل.

على نبتون، على سبيل المثال، تحت غلاف جوي من الهيدروجين والهيليوم يبلغ سمكه 3000 كيلومتر، توجد طبقة جليدية يبلغ سمكها 17500 كيلومتر، وتشير عمليات المحاكاة إلى أن الجاذبية تضغط "الجليد" في هذه الطبقة الوسطى إلى كثافات عالية، والحرارة الداخلية ترفع درجات الحرارة إلى عدة آلاف من درجات الكلفن.

وعلى الرغم من ارتفاع درجة الحرارة، فإن الضغوط التي تفوق الضغط الجوي على الأرض بمليون مرة تضغط ما يسمى بالجليد إلى سائل ساخن وكثيف.

وفي ظل هذه الحرارة والضغوط، تتفاعل الأمونيا والميثان كيميائيا، وقام العلماء بنمذجة العمليات الغريبة - بما في ذلك تكوين الماس - التي تحدث بين المركبات الموجودة في أعماق طبقات الجليد.

بداية الفكرة

قدم مارفن روس من مختبر لورانس ليفرمور الوطني لأول مرة فكرة المطر الماسي في مقال نشره عام 1981 في مجلة Nature بعنوان "الطبقة الجليدية لأورانوس ونبتون - ألماس في السماء؟" واقترح أن ذرات الكربون والهيدروجين من الهيدروكربونات مثل الميثان تنفصل عند الضغوط العالية ودرجات الحرارة المرتفعة داخل الكواكب العملاقة الجليدية، سيتم بعد ذلك ضغط مجموعات من ذرات الكربون المعزولة في هيكل الماس، وهو الشكل الأكثر استقرارًا للكربون في مثل هذه الظروف.

الماس أكثر كثافة من الميثان والأمونيا والماء المتبقي في الطبقة الجليدية، لذلك ستبدأ بلورة الكربون في الغرق نحو قلب الكوكب، وسوف تتراكم طبقات جديدة عند سقوطها عندما تُلامس ذرات كربون أو ألماس معزولة أخرى، ما يسمح لكتل الماس الفردية بالوصول إلى حجم يبلغ قطره مترًا.

نعتقد أنه نتيجة لذلك، فإن طبقة سميكة من الكربون تحيط بالنوى الصخرية لأورانوس ونبتون، قد تتكون طبقة الكربون هذه من كتل من الماس الصلب، أو إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية (كما تشير بعض نماذج الكواكب)، فقد تتحول إلى كربون سائل، أو مزيج من الكربون الصلب والكربون السائل.

إذا كانت الطبقة عبارة عن مزيج من الكربون الصلب والسائل، فإن كثافة الكربون الصلب ستكون أقل من كثافة السائل، ونتيجة لذلك سوف تطفو "تلال الماس" الكبيرة فوق محيط من الكربون السائل.

اختبار الفرضية

على الرغم من أن فكرة روس كانت رائعة، إلا أنها كانت افتراضية في ذلك الوقت وتحتاج إلى التحقق من صحتها من خلال الملاحظات، من المستحيل باستخدام أي تقنية يمكن تخيلها تصميم وبناء مسبار يمكنه اختراق أعماق نبتون أو أورانوس ومراقبة تكوين الماس بشكل مباشر.

وبدلا من ذلك، حاول العلماء إعادة الظروف القاسية للتصميمات الداخلية للكواكب في مختبراتهم، وحتى هذا الهدف المحدود يمثل تحديًا كبيرًا، لأننا نحتاج إلى توليد وقياس الضغوط التي تصل إلى عدة ملايين من الضغط الجوي ودرجات الحرارة التي تصل إلى عدة آلاف من درجات الحرارة بشكل موثوق، لمحاكاة تأثيراتها على العناصر الموجودة داخل العمالقة الجليدية، في جوهر الأمر، نحتاج إلى بناء قطعة من الكوكب في المختبر.