دانشمندان بر این باورند که در اعماق سیاره زحل، تحت فشار و دمای شدید، الماس میبارد. این نظریه که بر اساس مشاهدات فضاپیمای کاسینی و مدلسازیهای علمی شکل گرفته، تخمین میزند که سالانه حدود هزار تن الماس در این سیاره غولپیکر تشکیل میشود.
این پدیده که هنوز به طور مستقیم مشاهده نشده، از طوفانهای قدرتمند زحل آغاز میشود. صاعقهها مولکولهای متان را شکسته و کربن را به صورت دوده آزاد میکنند. سپس، فشار عظیم در اعماق زحل، این ذرات کربن را فشرده کرده و به الماس تبدیل میکند. این الماسها به سمت هسته احتمالی سیاره که گفته میشود اقیانوسی از الماس مایع است، سقوط میکنند.
منشأ کربن: طوفانهای صاعقه
زحل عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و متان در مقادیر کمتری وجود دارد. طوفانهای شدید در لایههای ابری این سیاره میتوانند مواد اطراف را به حدی گرم کنند که مولکولها از هم جدا شوند. متان، که از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده، منبع اصلی کربن برای این فرآیند است. تحقیقاتی که در یک مقاله سال ۲۰۰۹ در Planetary and Space Science منتشر شد، نشان داد که ابرهای تیره مشاهده شده توسط فضاپیمای کاسینی، ممکن است حاوی ذرات ریز کربن عنصری باشند که توسط شیمی صاعقه تولید شده و از لایههای عمیقتر به بالا آمدهاند.
فرآیند تشکیل الماس: از دوده تا بلور
ذرات کربن تولید شده توسط طوفانها، به دلیل چگالی بیشتر نسبت به سیال هیدروژن-هلیوم اطراف، به سمت اعماق سیاره سقوط میکنند. با افزایش عمق، فشار و دما نیز افزایش مییابد. در این مدل، ذرات دوده ابتدا به گرافیت تبدیل شده و در عمق بیشتر، فشار باعث میشود کربن به ساختار کریستالی پایدار الماس درآید. این فرآیند در منطقهای رخ میدهد که الماس از نظر ترمودینامیکی پایدار است، هرچند که این مدل لزوماً نشان نمیدهد که بلورها با نرخ پیشبینی شده تشکیل میشوند. این محاسبات در یک چکیده رسمی کنفرانس ۲۰۲۴ ارائه شده است.
تخمین هزار تن الماس در سال
عدد هزار تن الماس در سال، تخمینی است که از توضیحات عمومی در سال ۲۰۱۳ ناشی میشود و در یک مقاله ناسا در زمینه اخترزیستشناسی برآورد او را نقل کرده است نیز به آن اشاره شده است. این رقم، حاصل محاسباتی با ورودیهای نامشخص است، از جمله میزان متانی که توسط فرآیندهای صاعقه پردازش میشود، میزان کربن عنصری که باقی میماند و فراوانی طوفانهای مرتبط. این مقدار تولید سالانه در مقایسه با جرم کلی زحل ناچیز است.
اقیانوس الماس مایع: گمانهزنی نهایی
اگر الماسهای جامد به سقوط خود ادامه دهند، شرایط در نهایت برای ساختار کریستالی بسیار داغ میشود و ممکن است ماده ذوب شده و به صورت کربن مایع درآید. این ایده تشکیل “اقیانوسی از الماس مایع” را مطرح میکند. با این حال، این بخش از نظریه، گمانهزنی بیشتری دارد و مشخص نیست که این کربن مایع به صورت لایهای مجزا جمع شود، در هیدروژن فلزی اطراف حل شود یا با مواد دیگر واکنش دهد. همچنین، ساختار داخلی زحل به طور کامل شناخته نشده و ممکن است به جای یک هسته فشرده، شیب ترکیبی گستردهای وجود داشته باشد. یک تحلیل سال ۲۰۲۱ در Nature Astronomy درباره امواج در حلقههای زحل نشان میدهد که انتقال هسته-پوشش تا حدود ۶۰ درصد شعاع سیاره گسترش یافته است.
چالشهای اثبات نظریه
در حال حاضر، باران الماس در زحل به عنوان یک احتمال مطرح است نه یک حقیقت اثبات شده. یک مرور انجمن شیمی آمریکا در سال ۲۰۲۵ اشاره کرده است که این نظریه هنوز به طور کامل در مقالات علمی معتبر مورد بررسی قرار نگرفته و برخی متخصصان در مورد کافی بودن کربن موجود تردید دارند. بازتولید شرایط فشار و دمای متغیر زحل در آزمایشگاه، چالشی بزرگ است. در نهایت، برای درک دقیقتر این پدیده، نیاز به کاوشگرهای فضایی پیشرفتهتر است که بتوانند به اعماق این سیاره غولپیکر نفوذ کنند.
