Forscher stellen versehentlich Nanodiamanten aus Plastikflaschen her

Laut Wissenschaftlern, die kürzlich ein Experiment durchgeführt haben, um die Atmosphäre dieser Eisriesen besser zu verstehen, könnte es buchstäblich Diamanten auf die Oberfläche von Neptun und Uranus regnen.

Eine Gruppe von Forschern der französischen Ingenieurschule École Polytechnique, des deutschen Labors des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Universität Rostock versuchten, die Bedingungen auf den beiden massiven Planeten aus Eisgestein und eisbildenden Molekülen zu simulieren.

Die Innenräume von Uranus und Neptun bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, einer Kombination von Elementen, die tatsächlich in ähnlichen Anteilen in PET (Polyethylenterephthalat) vorkommen, dem Polymer, aus dem Alltagsgegenstände wie Plastikwasserflaschen und Plastikverpackungen bestehen. Dank ihrer Forschung sind PET-Folien günstig zu bekommen.

Obwohl die Eisriesen die kältesten Planeten in unserem Sonnensystem sind und die Temperaturen Tiefstwerte von -373 °F erreichen, können im Inneren immer noch über 10.000 °F herrschen, wobei der atmosphärische Druck eine Million Mal höher ist als der auf der Erde. Um diese Bedingungen nachzuahmen, brachten die Forscher ihr Plastikflaschenmaterial zum kalifornischen National Accelerator Laboratory, um dort die Linac Coherent Light Source (LCLS) zu nutzen, einen extrem leistungsstarken freien Elektronenlaser mit harter Röntgenstrahlung.

Nachdem zehn hochkonzentrierte Laserimpulse pro Sekunde auf den Kunststoff abgefeuert wurden, erreichte das PET Temperaturen von 10.832 °F, vergleichbar mit den Innentemperaturen von Neptun und Uranus. Der Aufprall des Lasers auf die Plastikflasche erzeugte außerdem eine Schockwelle, die das Material auf einen Druck komprimierte, der dem Druck der Eisriesen entsprach. Das Ergebnis war auffälliger als erwartet und führte zu einer Explosion von Nanodiamanten.

„Wir haben herausgefunden, dass durch diesen extremen Druck winzige Diamanten entstehen“, erklärt Dominik Kraus, HZDR-Physiker und Professor an der Universität Rostock.

Kraus fügt hinzu, dass „die Nanodiamanten tatsächlich Diamanten sind, was die Kristallstruktur angeht. Die gleiche Kristallstruktur wie bei vielen Eheringen, nur eine Million Mal kleiner. Also ja, das sind echte Diamanten. Auf der kurzen Zeitskala unserer Experimente ist das nicht der Fall.“ Genug Zeit, um weiter zu wachsen. Im Inneren von Planeten, auf denen wir Wachstumszeiten von Millionen von Jahren haben könnten, könnten die Diamanten jedoch gigantisch sein – Kilometer oder mehr.“

Die Entdeckung hat sowohl irdische als auch himmlische Auswirkungen. Hier auf der Erde könnten Diamanten nun in Perfektion hergestellt werden. „Bisher werden Diamanten dieser Art hauptsächlich durch die Detonation von Sprengstoffen hergestellt“, sagt Kraus. „Mit Hilfe von Laserblitzen könnten sie in Zukunft sauberer hergestellt werden. Mit dem Röntgenlaser verfügen wir über ein Laborgerät, mit dem wir das Wachstum der Diamanten präzise steuern können.“

Dies könnte auch eine neue Möglichkeit sein, Nanodiamanten herzustellen, die als „Quibits“ für Quantencomputer und Sensoren verwendet werden, oder um winzige Diamanten herzustellen, die für viele industrielle Schleif- und Poliermittel verwendet werden. Im Weltraumbereich könnten die Ergebnisse dazu beitragen, unser Wissen über die am häufigsten im Universum schwebenden Planetentypen zu erweitern, einschließlich der Tatsache, dass es auf ihnen möglicherweise ständig funkelnde Diamantschauer gibt.

„Planeten wie Uranus und Neptun sowie etwas kleinere Planeten sind die am häufigsten vorkommenden Planeten außerhalb unseres Sonnensystems“, sagt Kraus. „Das Verständnis dieser Planeten wird daher auch dazu beitragen, tiefer in das Innere vorzudringen, wo Leben außerhalb unseres Sonnensystems existieren könnte.“

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