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Diamantenregen auf Neptun: Aus Kohlenstoff entstehen Diamanten, die dann in tiefere Schichten absinken.  Bild: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory

Auf Uranus und Neptun regnet es Diamanten

23.08.17, 19:45 24.08.17, 07:58

Weit draussen im All ziehen die Eisriesen Uranus und Neptun ihre Bahn um die Sonne. Unter ihrer Gashülle könnten die beiden äussersten Planeten unseres Sonnensystems unschätzbare Werte verbergen: enorme Mengen von zum Teil gigantischen Diamanten. Das lassen zumindest neue Forschungsergebnisse vermuten. 

Uranus und Neptun ähneln sich in ihrem Aufbau; beide besitzen unter der Gashülle vermutlich einen festen oder flüssigen Kern, der von dichten Eis-Schichten umgeben ist – wobei dieses «Eis» nicht wie auf der Erde vornehmlich aus Wasser besteht, sondern aus Kohlenwasserstoffen, Wasser und Ammoniak. 

Der Neptun ist seit der Deklassierung des Pluto zum Zwergplaneten der äusserste Planet unseres Sonnensystems.  Bild: NASA/JPL

Diese Kohlenwasserstoff-Verbindungen, so vermuteten Astrophysiker schon lange, werden im Inneren der Gasriesen aufgespalten. Grund dafür sind die extremen Drücke, die dort herrschen – Uranus hat immerhin die 14-fache Masse der Erde, der etwas kleinere Neptun sogar die 17-fache. Der durch diesen Vorgang freigesetzte Kohlenstoff kristallisiert rund 7000 Kilometer unter der Oberfläche zu Diamant. 

Der Uranus ist etwas grösser als der Neptun, weist aber eine geringere Masse auf.  Bild: NASA/JPL Caltech

Meter- oder kilometergrosse Diamanten

Im Laufe der Jahrtausende sinken diese Diamanten allmählich in tiefere Schichten ab – es regnet gewissermassen Diamanten – und sammeln sich um den Kern herum an. Die Gebilde aus dem härtesten Material dürften freilich etwas grösser sein als das, was man auf der Erde findet: Während der grösste je gefundene Diamant auf der Erde etwas mehr als 3000 Karat wog (das sind rund 600 Gramm), dürften jene in den Gasriesen mehrere Meter oder gar Kilometer gross sein. 

Der grösste je gefundene Diamant, der Cullinan, wurde 1905 in Südafrika entdeckt. Er wog im Rohzustand 3106,75 Karat (621,35 g), wurde aber in 105 Steine gespalten, darunter 9 grosse (Bild).  Bild: Shutterstock

Für all dies fehlten bisher eindeutige experimentelle Belege. Diese hat nun ein deutsch-amerikanisches Forscherteam erbracht: Die Wissenschaftler konnten mithilfe des stärksten Röntgenlasers der Welt Bedingungen simulieren, wie sie im Inneren der beiden Gasplaneten herrschen. Als Modellsubstanz für die Atmosphäre der Gasplaneten verwendeten die Forscher den aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen aufgebauten Kunststoff Polystyrol. 

Zwei Schockwellen

Dieses Material setzten sie zwei Schockwellen aus – die erste wurde von einem extrem starken optischen Laser erzeugt, die zweite vom Röntgenlaser. Die Schockwellen erzeugten im Polystyrol einen Druck von rund 1,5 Millionen Bar und eine Temperatur von 5000 Grad Celsius. Dank des Lasers gelang es ihnen, erstmals in Momentaufnahmen die Aufspaltung von Kohlenwasserstoff und die Umwandlung des Kohlenstoffes in Diamantkristalle zu beobachten. 

Der stärkste Röntgenlaser der Welt, die Linac Coherent Light Source (LCLS), steht in Stanford, USA.  Bild: Flickr

«Wir waren in dem Experiment einfach unglaublich überrascht, dass wir ein so klares Signal bekommen und so eine Menge an Diamant erzeugen», sagte Dominik Kraus vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Die Experimente zeigten, dass sich fast alle Kohlenstoff-Atome in nanometergrosse Diamantstrukturen zusammenschlössen, erklärte Kraus. Die Forscher publizierten ihre Ergebnisse im Fachblatt «Nature Astronomy».

Die Erkenntnisse der Astrophysiker könnten auch auf der Erde einen praktischen Nutzen bei der Erzeugung von künstlichen Diamanten haben. Winzige Diamanten wie jene, die sie mit dem Laser herstellen konnten, finden in diversen Bereichen – unter anderem als Schneidstoffe, in der Medizin oder in der Elektronik – Verwendung. Bisher wurden sie vornehmlich mithilfe von Sprengungen produziert, doch möglicherweise könnte die Laser-Methode irgendwann ein vorteilhafteres Verfahren ermöglichen. 

(dhr)

Wie gut kennst du unser Sonnensystem? Zeig es im Quiz!

1.Unser Mond ist bei grösster Distanz rund 406'000 Kilometer von der Erde entfernt. Welche der anderen sieben Planeten hätten dann zwischen Erde und Mond Platz?
Die fünf kleinsten.
Die sechs kleinsten.
Alle sieben.
2.Bis auf Merkur und Venus haben alle Planeten in unserem Sonnensystem Monde. Welcher ist der grösste?
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Titan
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Ganymed
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Kallisto
3.Welcher Planet ist kleiner als der grösste Mond?
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Shutterstock
Merkur
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Venus
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Mars
4.Jupiter ist der grösste der Planeten in unserem System. Wie gross ist sein Anteil an der Gesamtmasse aller Planeten?
Shutterstock
37 Prozent
52 Prozent
71 Prozent
5.Ein anderes Bild entsteht, wenn das Zentralgestirn, die Sonne, miteinbezogen wird. Wie gross ist deren Anteil an der Gesamtmasse des Sonnensystems?
Shutterstock
69,84 Prozent
88,79 Prozent
99,86 Prozent
6.Nichts ist schneller als Licht. Doch benötigt es rund acht Minuten, um von der Sonne zu uns zu gelangen. Wie lange unterwegs ist aber ein Photon, das im Inneren der Sonne entsteht, bis es deren Oberfläche erreicht?
Über 1 Million Jahre.
Über 10'000 Jahre.
Über 10 Jahre.
7.Der Mars ist kleiner als die Erde. Wie gross ist seine Oberfläche, wenn man sie mit der Erdoberfläche vergleicht?
Nasa
Wikipedia
So gross wie die gesamte Wasserfläche der Erde.
Wikipedia
So gross wie die gesamte Landfläche der Erde.
Wikipedia
So gross wie Europa und Asien zusammen.
8.Der Mars hat zwei kleine Monde, Phobos und Deimos. Welche der folgenden Aussagen zu den Marstrabanten ist frei erfunden?
Die Oberfläche von Phobos ist so gross wie die Fläche von London.
Phobos ist derjenige Mond im Sonnensystem, der sich am nächsten zu seinem Planeten befindet.
Phobos wird auf seiner Umlaufbahn seinerseits von Deimos umkreist.
9.Unser anderer Nachbarplanet, die Venus, zeichnet sich durch eine spezielle Eigenschaft aus. Welche?
Shutterstock
Sie hat nur am Südpol eine Eiskappe.
Sie besitzt kein Magnetfeld.
Der höchste Vulkan im Sonnensystem befindet sich auf der Venus.
10.Der Planet der Ringe, der Saturn, weist noch eine weitere Besonderheit auf. Welche ist es?
Nasa
Er rotiert so langsam, dass ein Tag länger dauert als ein Jahr.
Er hat mehr Monde als der Jupiter.
Seine Dichte ist so niedrig, dass er auf Wasser schwimmen würde.

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Zeno Hirt, 25.6.2017
Immer wieder mal schmunzeln und sich freuen an dem, was da weltweit alles passiert! Genial!
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  • Asmodeus 24.08.2017 12:05
    Highlight Wow. I didn't know there was so much pressure in Uranus.
    3 0 Melden
    600
  • o.o 24.08.2017 10:54
    Highlight It's raining diamonds in Uranus.
    6 0 Melden
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  • StilleLaute 24.08.2017 08:49
    Highlight 2012 wurde ein ganzer Planet aus Diamant entdeckt, zum. 2/3 davon. Er ist doppelt so gross wie die Erde.
    Und der ist kosmisch gesehen gleich um die Ecke. 40 Lichtjahre. Schade haben wir kein Raumschiff Enterpreis, das wäre in spätestens 2 Minuten dort ;)-

    http://www.zeit.de/wissen/2012-10/diamant-planet-yale
    5 1 Melden
    • Nuka Cola 24.08.2017 11:46
      Highlight Das Problem ist doch aber, wenn wir Zugang zu dieser Quelle hätten, wäre sie zu dem Zeitpunkt wo wir sie in unseren Güterpool einbinden relativ wertlos geworden, sowie das ganze bereits existierende Material jener Charakteristika.

      Eigentlich könnte man sagen, dieser Planet ist immens wertvoll und immens wertlos zugleich.

      Denn damit sich eine Förderung (am vorhergehender Zeitpunkt) lohnt, muss man extremst viel Transportkapazitäten haben, je grösser aber diese sind, desto grösser wird der Wertzerfall sein. Man dürfte also nur relativ wenig fördern, was wiederum nicht lohnt.
      7 1 Melden
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  • Darth Unicorn 24.08.2017 07:29
    Highlight Bitte mehr solche Artikel 😊
    14 1 Melden
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  • Grundi72 24.08.2017 06:31
    Highlight Na toll watson, jetzt will meine Frau Ferien auf dem Neptun.. 😡

    Hätttet ihr nicht Neptun mit Las Vegas ersetzen können?
    17 2 Melden
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  • Asmodeus 24.08.2017 05:47
    Highlight Als ob Diamanten eine Seltenheit oder wertvoll wären ;)


    Aber Frage. Wer sagt, dass es wirklich Diamanten sind und der Druck die Diamanten nicht zu etwas noch härterem presst? :)
    4 5 Melden
    • Nuka Cola 24.08.2017 11:49
      Highlight In einem perfekten Diamanten sind die Atome doch schon sehr dicht zusammengepfercht, das einzige Potenzial was ich da noch sehe, wärebwenn die Gitterrillen jeweilse 45° versetzt wären, ich bezweifle aber, das das geht, sonst würde man es ja auch so für Werkzeuge herstellen
      4 0 Melden
    • Asmodeus 24.08.2017 12:05
      Highlight Mein Wissen über Physik, Chemie etc. hält sich in Grenzen.

      Ich habe mich nur gefragt ob wir die Druckverhältnisse auf der Erde überhaupt nachstellen können :)
      1 0 Melden
    600
  • MikoGee 23.08.2017 23:26
    Highlight Das ist jetzt nun wirklich nichts neues, das kam schon vor Jahren bei QI und sogar bei "Wer Weiss Denn Sowas"
    2 6 Melden
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  • Julian2001 23.08.2017 23:08
    Highlight Kleiner Fun-Fact: Forscher haben einen Sandplaneten entdeckt, der so nah an seinem Stern ist, dass die Temperatur über 1000C beträgt. Der Sand schmilzt dann und verdunstet (seeeehr) langsam, steigt dann auf, kühlt ab und regnet als Glas wieder runter.

    Voila: Glas-Regen
    14 1 Melden
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  • BetterTrap 23.08.2017 22:21
    Highlight Falls die Wirtschaft dass mitbekommt werden wir bald diese Planeten bereisen.
    8 16 Melden
    • CasRas 24.08.2017 00:11
      Highlight Diamanten sind auch auf der Erde nicht selten, das ist bloss ein Kartell.
      6 3 Melden
    • Maruel 24.08.2017 06:55
      Highlight Falls das mit den Diamanten stimmt... Ab dem Tag, an dem irgendjemand auf Zugriff auf diese Massen an Diamanten hat, werden Diamanten wertlos sein.
      12 1 Melden
    • StilleLaute 24.08.2017 08:55
      Highlight @BetterTrap: Am Besten wäre dafür die Whisky-Industrie geeignet, denn die haben sehr viel Geduld. Bei der heutigen Raumfahrt-Technik würde eine Reise hin und zurück weit über 20 Jahre dauern ;).
      4 0 Melden
    • Firefly 24.08.2017 09:20
      Highlight CasRas, seltener als Gold und auch Gold kann ich nicht eben mal bei mir vor dem Haus finden.
      1 1 Melden
    • Asmodeus 24.08.2017 12:07
      Highlight @StilleLaute

      Hin kommen ist eine Sache.
      Die Diamanten bergen ohne vom gewaltigen Druck zerquetscht zu werden eine Andere ;)
      2 0 Melden
    • BetterTrap 24.08.2017 13:00
      Highlight @StilleLaute - Danke für den Lacher! ;-)! Mein Kommentar war auch nicht besonders ernst gemeint, haben gewisse wohl falsch verstanden.
      1 0 Melden
    600
  • Clayton 23.08.2017 21:20
    Highlight Künstlich Diamanten herstellen? Entweder ruiniert das den Preis oder man kontrolliert damit die Währungen. Zudem haben die USA den Weltraum als ihr Eigentum erklärt.
    8 41 Melden
    • Lord_ICO 23.08.2017 21:35
      Highlight Es gibt schon seit längerem synthetische Diamanten, vor allem für die industrielle Nutzung (Bohrköpfe,Laser usw.)
      Trotzdem ist der Preis für natürliche Diamanten relativ stabil geblieben. Also auf was willst du mit deinem Kommentar raus? USA bashing?
      55 5 Melden
    • Clayton 23.08.2017 22:10
      Highlight Die USA suchen einen Ausweg aus der Finanzblase und dazu braucht es Rohstoffe die gehandelt werden können. Im Moment tobt im Geheimen ein Wirtschaftskrieg um Gold und Silber. Daher ist doch diese Meldung zu den synthetischen Diamanten oder eine mögliche Schürfung auf Neptun und Uranus von enormem Interesse.
      6 26 Melden
    • E. Edward Grey 23.08.2017 22:32
      Highlight Künstliche Diamenten werden als Beschichtungen auf Trägermaterial hergestellt, z.B. in der Uhrenindustrie für Lager oder für medizinische Skalpelle.
      27 0 Melden
    • Lord_ICO 23.08.2017 23:13
      Highlight Wie schon gesagt, man kann bereits auf der Erde synthetische Diamanten herstellen. Was für ein Sinn würde denn das "Schürfen" dieser auf einem fremden Planeten machen? Es kostet eine Menge Kohle und der Werkstoff bleibt der gleiche, wie wenn man es auf der Erde herstellt. Merkst du hoffentlich selbst, dass das wohl nicht wirklich ökonomisch sinnvoll wäre.
      Ist ja kein Problem, wenn du nicht weisst, dass man Diamanten ohne Probleme herstellen kann. Aber dann schwurbel hier doch nicht so rum.
      7 1 Melden
    • D(r)ummer 23.08.2017 23:16
      Highlight Früher oder später geht es sowieso um die Qualität. Künstliche Erzeugnisse können durchaus sehr stabil verwendet werden, aber nur in einem gewissen Anforderungsrahmen. (Gruss von der Massenproduktion).
      Kohlenstoff haben wir eh schon genügend auf der Erde also ist der Aufwand zu gross.
      Ob die USA jetzt dies oder jenes als Eigentum beanspruchen ist eigentlich egal, weil es nur "Herumgeprotze" ist.
      9 0 Melden
    • Mumped 24.08.2017 00:47
      Highlight @clayton Angebot und Nachfrage. Wenn es plötzlich 1000 Tonnen mehr Diamanten gäbe, würden sie nicht mehr viel wert sein. Außerdem is das Schürfen von Diamanten auf Gasriesen eine technisch unmögliche Aufgabe. Man bedenke: in der erforderlichen Tiefe herrscht ein so gewaltiger Druck, dass sich Diamant bildet. Keiner unserer Bekannten Materialien wäre dazu in der Lage, dem etwas entgegen zu setzten. Wahrscheinlich nicht mal ein U-boot aus purem Diamant
      9 2 Melden
    • mike2s 24.08.2017 05:58
      Highlight Wenn schon Verschwörungstheorien dann richtig.
      Diamanten sind kein Spekulationsgut wie Edelmetalle. Der Handel wird von De Beers kontrolliert und Schmuckdiamanten sind nur ein Beifang aus der Industriediamantenproduktion.
      De Beers hat auch die Tradition mit dem Diamanten für Verlobungsringe erfunden.
      De Beers sitzt auf einem riesigen Lager an Schmuckdiamanten und verkaufen nur soviele, dass der Preis hoch bleibt.
      9 0 Melden
    • Clayton 24.08.2017 08:10
      Highlight Habt ihr das jetzt alle akribisch gegoogelt oder seid ihr erklärte Alleswisser? Echt nicht normal..

      Ich bedanke mich trotzdem für eure Infos. Dass De Beers Monopolstellung hat ist mir bekannt. Mein Ansatz war, dass die Goldbindung von den ISA weltweit verhindert wurde. Daher das viele geschöpfte Giralgeld und die Schuldenblase. Weil das System zusammenfallen wird, suchen die FED-Kartellisten wieder nach echten Werten. Verschwörungen sind das aber noch lange nicht.
      5 6 Melden
    • E. Edward Grey 24.08.2017 09:44
      Highlight @Clayton: ich hatte das Glück damals zu Studienzeiten über einen dort beteiligten Freund ein StartUp in diesem Bereich aus der Nähe zu verfolgen. Sie sind heute in der Schweiz recht erfolgreich tätig.

      Diamanten in "natürlicher Form" herzustellen ist neben vielen technischen Hindernissen nicht wirklich möglich und wegen des Energiebedarfs auch nicht sinnvoll.
      4 0 Melden
    • xname 24.08.2017 10:35
      Highlight @Clayton
      Wo war der Ansatz denn vorhin und woher Deine Informationen über eine Verschwörung vor der niemand etwas wissen darf (macht eine funktionierende Verschwörung aus).

      Glaube,der Grossteil muss nicht gross googeln,damit er weiss,dass es künstliche Diamanten gibt.
      Vielleicht solltest Du da mal googeln?

      Kosteneffizientes schürfen auf dem äussersten Planeten..
      Deine Fanatasie scheint keine Grenzen zu haben.
      Nächstes mal das Wissen der Anderen,vielleicht einfach mal zur Kenntnis nehmen und davon profitieren.

      Die Amerikaner beanspruchen den Weltall...
      Wenn man so etwas nur schon liest.AUA
      7 3 Melden
    • Clayton 24.08.2017 12:37
      Highlight http://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/spacelaw/treaties/outerspacetreaty.html
      0 2 Melden
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  • w800 23.08.2017 21:07
    Highlight Wan ist der nächste flug 🔭
    20 2 Melden
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