Автор оригинала: Kimberly M. S. Cartier. Когда планета – не планета? Когда идут гелиевые дожди? Как вода одновременно может быть в твердом и жидком состоянии? Чтобы ответить на эти вопросы, ученые берут вещества, из которых обычно состоят планеты, подвергают их экстремальному давлению и смотрят, что получится.

В одной из самых технологически продвинутых лабораторий всех времен включают высокоэнергетический лазер. Он испускает импульс света, который существует доли секунды, и в течение этого времени воздействует на микроскопические количества наиболее распространенных веществ во Вселенной.

Такая ударная волна может создать никогда ранее не виданные состояния вещества, существующие в недрах планет. Либо могут получиться минералы, рассыпанные в кратерах на спутниках, или вещества, которыми нашпигованы астероиды и метеориты, как тщательные хронисты фиксирующие историю нашего хаотического прошлого.

Звучит как цитата из научной фантастики — причем, и на большом экране картинка напоминает сцену из фантастического фильма. Но сегодня такие эксперименты – это реальная наука, которая делается не в одной, а во многих лабораториях высоких энергий во всем мире. Такая техника – один из вариантов динамического сжатия, отличающегося высокой скоростью и интенсивностью. При стремительном сжатии планетарного вещества воспроизводятся процессы, протекающие в недрах планет и при высокоэнергетических событиях, например, при столкновениях и ударах небесных тел.

Это «уловитель» в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций, один из важнейших приборов для подобных экспериментов. Иллюстрация: Damien Jemison, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса

«Мы стали размышлять, как реально можно создать в лаборатории такие условия, которые существуют в недрах планеты, – сказала Арианна Глисон, специалист по экспериментальной физике минералов в Национальной ускорительной лаборатории SLAC и в Стэнфордском университете в Менло-Парк, штат Калифорния. – Берем самые бесхитростные минералы – кварц, полевой шпат — и задаемся вопросом: как они выглядят, каковы их свойства при экстремальных условиях?»

Водород, метан, вода, силикаты, железо — все эти обычные материалы, входящие в состав планеты, могут менять в ее недрах агрегатное состояние, в зависимости от температуры и давления. От таких изменений на атомном уровне может зависеть, будет ли у планеты ядро и мантия, будет ли магнитное поле, выдержит ли планета катастрофическое столкновение, и сможет ли на ней существовать жизнь.

На протяжении более чем полувека ученые ставили эксперименты по динамическому сжатию и смогли выяснить, что происходит с обычным планетарным веществом в центре Земли. Возможность изучать в лаборатории внутреннее устройство более крупных планет и экзопланет появилась совсем недавно.