Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.
-
Upload
lucia-franco -
Category
Documents
-
view
237 -
download
0
Transcript of Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.
![Page 1: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/1.jpg)
OcéanosOcéanosde Diamantede Diamante
en Urano y Neptunoen Urano y Neptuno
OcéanosOcéanosde Diamantede Diamante
en Urano y Neptunoen Urano y Neptuno
![Page 2: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/2.jpg)
IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción
El Diamante (del griego adámas, invencible o inalterable) es un alótropo del Carbono.
La configuración electrónica del carbono es : 1s2 2s2p2
Podemos encontrar el carbono en dos fases cristalinas diferentes:
• Carbono cristalino
• Carbono amorfo
GrafitoDiamante
FullerenosNanotubosCarbinosNanoespuma
Carbones
Hollín
Hibridación sp2
Hibridación sp3
![Page 3: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/3.jpg)
En el diamante, cada átomo de carbono permanece unido fuertemente a su vecino mediante enlaces covalentes.
La diferencia entre las estructuras de formación de diamante y grafito originan sus distintas propiedades físicas:
IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción
![Page 4: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/4.jpg)
En los planetas gigantes helados, Urano y Neptuno, encontramos fracciones significativas de Carbono en los mantos de Hielo.
Este carbono se encuentra en forma de CH4, en regiones de grandes presiones y temperaturas. Pero… ¿podría disociarse y formar diamantes?
URANUS
IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción
NEPTUNE
![Page 5: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/5.jpg)
El objetivo de los experimentos con diamantes a altas P y T son fundamentalmente dos:
• Obtener el diagrama de fases diamante/grafito sólido/líquido.
• Estudiar los mecanismos LLPT (liquid-liquid phase transition) para el grafito y el diamante en estado líquido.
Dispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo Experimental
![Page 6: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/6.jpg)
MELTING TEMPERATURE OF DIAMOND AT ULTRAHIGH TEMPERATURE (SHOCK WAVES)
J. H. Eggert1*, D. G. Hicks1, P. M. Celliers1, D. K. Bradley1, R. S. McWilliams1,2, R. Jeanloz2, J. E. Miller3,T. R. Boehly3 and G.W. Collins1
UB: velocidad de choque
Us: velocidad del pulso medido después de atravesar el blanco
Entre 6 y 10 ns (Uscrit.= 24.6 ± 0.4 Km*s-1) , mientras
que UB continúa disminuyendo, US (= Intensidad) aumenta ligeramente.
Dispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo Experimental
![Page 7: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/7.jpg)
TRANSICIÓN DE FASE
T ≈ 9000 K P ≈ 1100 GPa
¡¡¡EN URANO Y NEPTUNO HAY DIAMANTE LÍQUIDO!!!
Dispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo Experimental
MELTING TEMPERATURE OF DIAMOND AT ULTRAHIGH TEMPERATURE (SHOCK WAVES)
![Page 8: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/8.jpg)
EXPERIMENTO DE BUNDY
Si descargamos un capacitador eléctrico (flash heating) sobre una muestra cúbica de diamante y monotorizando la intensidades y voltajes de salida de la muestra, se obtiene el siguiente diagrama de fases:
• Pendiente negativa de la recta de coexistencia (Clausius-Clapeyron)
• Tm ≈ 3800 – 4000 K
• Pm ≈ (6 – 7) GPa
Otros experimentos confirman este orden de P y T para la transición de fase sólido-líquido:
Ej.- Bradley (experimentos láser de compresión inducida por choques en diamantes):
Tm ≈ 1200 – 4000 K
Pm ≈ (1000 ± 200) GPa¡PROBLEMA!
Dispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo ExperimentalDispositivo Experimental
![Page 9: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/9.jpg)
1. Simulaciones sobre la nucleación del diamante
Tasa de nucleación
(nº de núcleos de cristal que se forma por segundo y por m3)
Δ Gcrit
(barrera de potencial para la nucleación del cristal)
Lo ¡Importante!: • Liquid: R es menor a 10-4 m-3*s-1 (no se habría formado ningún cristal del diamante en un planeta del tamaño de Urano en lo que llevamos de vida del Universo).
• Negligible Nucleation/Diamond Nucleation: R es menor a 10-4 m-3*s-1
•[C] en Urano y Neptuno ≈ 1-2%
SimulacionesSimulacionesSimulacionesSimulaciones
![Page 10: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/10.jpg)
SimulacionesSimulacionesSimulacionesSimulaciones
2. Metano líquido a presiones y temperaturas extremas
• Las simulaciones confirman resultados experimentales de laboratorio en los que se demuestra que la formación de diamante viene precedida de la aparición de hidrocarburos como el CH4.
C-H C-C H-H
Picos Significativos
d = 2.81 y 1.74 Å
Picos secundarios
d = 1.47 y 0.75 Å
![Page 11: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/11.jpg)
SimulacionesSimulacionesSimulacionesSimulaciones
2. Metano líquido a presiones y temperaturas extremas
• A T = 4000 K (≈ Tm) no hay evidencias de diamantes, ni estado sólido ni en estado líquido.
• A T= 6000 K encontramos una fracción importante de H2. Se supone que, por las características de presión y temperatura a estas profundidades, y puesto que la disociación viene acompañada de metalización, este H2 podría tratarse de hidrógeno metalizado, lo cual explicaría el campo magnético considerable de Urano y Neptuno que se produciría mediante efecto dínamo de las corrientes eléctricas del líquido metalizado.
• El movimiento de partículas en estos campos magnéticos producidos por hidrógeno metalizado serían una fuente de radioondas. Voyager II ha encontrado una gran variedad de emisiones en radio al orbitar Urano y Neptuno.
![Page 12: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/12.jpg)
• La energía producida al precipitarse los cristales de carbono en el núcleo (por gravedad) produciría una fracción del calor interno de Neptuno que se liberaría al exterior, y eso explicaría porqué radia más de dos veces la energía que recibe del Sol (Lout/Lin = 2.61)
Por otro lado, el H2 se elevaría y se uniría a la atmósfera, lo cual explicaría la abundancia anómala de H2 en la atmósfera de Neptuno (≈ 83 %).
• La ausencia de convección en Urano impediría que los cristales se precipitasen (y no existiría ninguna contribución al calor interno del planeta). Por tanto, no radiaría energía al espacio (Lout/Lin = 1.06)
SimulacionesSimulacionesSimulacionesSimulaciones
2. Metano líquido a presiones y temperaturas extremas
![Page 13: Océanos de Diamante en Urano y Neptuno Océanos de Diamante en Urano y Neptuno.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081511/5665b4751a28abb57c91a5bb/html5/thumbnails/13.jpg)
ConclusiónConclusiónConclusiónConclusión
Si bien el amoniaco presente en los mantos de hielo de Urano y Neptuno podría explicar propiedades importantes de estos planetas (como su campo magnético o la alta/nula energía interna radiada al exterior), debemos concluir que los últimos estudios experimentales apuntan que…
¡¡¡ NO EXISTEN OCÉANOS DE DIAMANTE EN URANO O NEPTUNO!!!!