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Auf Uranus und Neptun regnet es Diamanten

Diamantenregen auf Neptun
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

23.08.2017, 19:4524.08.2017, 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. 

Planet Neptun
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. 

Planet Uranus
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. 

Die neun grössten Teilstücke des Cullinan, des grössten je gefundenen Diamanten
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. 

Forschung

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. 

Linac Coherent Light Source (LCLS), der stärkste Röntgenlaser der Welt
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)

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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?
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Die fünf kleinsten.
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Die sechs kleinsten.
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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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Shutterstock
Ganymed
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Kallisto
3.
Welcher Planet ist kleiner als der grösste Mond?
Sonnensystem, Planeten
Shutterstock
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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?
Jupiter
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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?
Sonne
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?
Sonne Eruption
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?
Mars-erde-Grössenvergleich
Nasa
Wasserhalbkugel Erde, Wasserhemisphäre
Wikipedia
So gross wie die gesamte Wasserfläche der Erde.
Landhalbkugel Erde, Landhemisphäre
Wikipedia
So gross wie die gesamte Landfläche der Erde.
Eurasien
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?
Marsmonde Phobos Deimos
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?
Bild
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?
Saturn
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.

Auch da ging es um Diamanten: Die spektakulärsten Raubüberfälle der Geschichte

1 / 14
Die spektakulärsten Raubüberfälle der Geschichte
Einem Geldboten des Londoner Brokerhauses Sheppard wurden im Mai 1990 Wertpapiere für 413 Mio. Euro gestohlen.
quelle: shutterstock / shutterstock
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8 Kommentare
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Die beliebtesten Kommentare
avatar
w800
23.08.2017 19:07registriert Juni 2017
Wan ist der nächste flug 🔭
10
Melden
Zum Kommentar
8
    Menschliche Sprache ist laut Studie doch nicht einzigartig

    Die menschliche Sprache ist wohl doch nicht so einzigartig wie gedacht. Forschende der Universität Zürich wiesen nach, dass die Menschenaffen Bonobos, unsere engsten Verwandten, ihre Rufe zu komplexen Lautfolgen kombinieren, die menschlichen Wortkombination gleichen.

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