과학자들은 오랫동안 해왕성과 천왕성의 심장 깊은 곳에서 다이아몬드 비가 내릴 수 있다고 의심해 왔습니다. 

이제 그들은 이것이 어떻게 가능할 수 있는지를 보여주는 증거를 제시했습니다.

우리 태양계의 외부 행성은 연구하기 어렵습니다. 지금까지 단 한 번의 우주 임무인 보이저 2호만이 그들의 비밀을 밝히기 위해 비행했습니다.

그럼에도 불구하고 천문학자들과 물리학자들은 거의 40년 동안 해왕성과 천왕성 깊은 곳에서 다이아몬드 비가 내리는 것을 의심해 왔습니다.

연구자들의 원래 가설은 이 얼음 거인의 표면 아래 수천 킬로미터 아래에 있는 강렬한 열과 압력이 탄화수소 화합물을 분해하고 탄소가 다이아몬드로 압축되고 행성 코어를 향해 더 깊이 가라앉아야 한다는 것이었습니다. 

이것을 "다이아몬드 비" 이론이라고 합니다.

이전에 연구원들은 SLAC의 LCLS(일관된 광원) X선 레이저를 사용하여 과학자들이 믿었던 해왕성과 천왕성과 같은 얼음 거인의 핵심 고압 고온 혼합인 "따뜻한 밀도 물질"의 생성에 대한 정확한 측정을 얻을 수 있었습니다. 

그들은 또한 "다른 행성에서 발견되는 극한 조건을 모방한 레이저 생성 충격파에 샘플이 어떻게 반응하는지에 대한 일련의 스냅샷"을 찍는 "X선 회절"이라는 기술을 사용했습니다. 

이 방법은 결정 샘플에 대해 매우 잘 작동했지만 더 많은 우연한 구조를 가진 비결정을 검사하는 데는 적합하지 않았습니다.

2020년 5월 Nature  저널에  발표된 이 새로운 연구는 과학자들이 회절 결과를 정확하게 재현하는 동시에 비결정 샘플의 요소가 어떻게 혼합되는지 관찰할 수 있는 "X선 톰슨 산란"이라는 다른 기술을 사용했습니다.

연구원들은 산란 기술을 사용하여 해왕성과 천왕성 내부에서처럼 탄소와 수소로 분리된 탄화수소의 정확한 회절을 재현할 수 있었습니다. 그 결과 환경의 극심한 압력과 열을 통해 탄소가 결정화 되었습니다. 

이것은 아래 그림과 같이 지하 6,200마일에서 천천히 행성의 핵을 향해 가라앉는 다이아몬드 소나기로 해석될 수 있습니다.

새로운 기술을 사용한 성공적인 실험실 실험은 다른 행성의 환경을 조사하는 데에도 가치가 있을 것입니다.

새로운 연구를 이끈 헬름홀츠 센터 드레스덴-로센도르프의 과학자 도미니크 크라우스는 "이 기술을 사용하면 재현하기 어려운 흥미로운 프로세스를 측정할 수 있습니다."라고 말했습니다. 

"예를 들어, 우리는 목성과 토성과 같은 거대 가스 행성의 내부에서 발견되는 원소인 수소와 헬륨이 이러한 극한 조건에서 어떻게 혼합되고 분리되는지 볼 수 있을 것입니다."

과학자들이 실험실에서 이러한 현상을 계속 연구하는 동안 해왕성이나 천왕성또는 둘 다에 대한 새로운 우주 탐사 임무는 행성의 내부 프로세스에 대한 풍부한 정보를 추가할 수 있습니다. 

NASA는 현재 그러한 임무를 고려하고 있는데, 2030년에는 우주선이 2040년까지 천왕성이나 해왕성에 도달할 수 있도록 태양계의 행성이 순조롭게 정렬될 것입니다.

행성의 이러한 우연한 정렬은 앞으로 두 세대 동안 오지 않을 것이므로 이제 얼음 거인을 가까이서 탐험하고 태양계의 흥미로운 다이아몬드 세계에 대해 더 많이 배울 생각을 시작할 때입니다.