В лаборатории SLAC в Калифорнии на рабочий стол легла обычная плёнка полистирола, того же материала, из которого штампуют одноразовые стаканчики и упаковку для еды. На вид ничего особенного: тонкий прозрачный лист, какой найдётся в любом шкафу с посудой. Через несколько секунд от него не останется ничего похожего на пластик.
По плёнке ударили сразу двумя лазерами. Первый, оптический, за долю секунды разогнал внутри материала ударную волну и сжал его до давления около 150 гигапаскалей (это в полтора миллиона раз больше того, что давит на нас земная атмосфера). Температура при этом подскочила до пяти тысяч градусов Кельвина. Второй лазер, рентгеновский, в этот же момент фотографировал происходящее внутри плёнки с выдержкой короче наносекунды, чтобы поймать процесс, который начинается и заканчивается быстрее вспышки фотоаппарата.
Вот что удалось разглядеть. Под чудовищным давлением связи между атомами углерода и водорода в полистироле начали рваться. Освободившийся углерод не остался хаотичным облаком. Атомы сцепились друг с другом в решётку, ту самую, что делает алмаз алмазом. Настоящие кристаллы, пусть и наноразмерные, родились не за миллионы лет под земной корой и не в ювелирной мастерской, а за считаные наносекунды.
Пытать несчастный стаканчик рентгеном физики затеяли не ради красивой картинки. Такие же давление и температура, по расчётам астрофизиков, царят глубоко внутри Нептуна и Урана, двух ледяных гигантов на дальних рубежах Солнечной системы. Километрах в восьми тысячах под облаками, которые снаружи кажутся спокойной голубой дымкой, лежит метан, тот самый газ, что и красит эти планеты в характерный цвет. Там, под давлением примерно в шесть миллионов земных атмосфер и при температуре около семи тысяч градусов, метан начинает распадаться на водород и чистый углерод.
Дальше в теории было расхождение. Одни модели предсказывали грязную углеродную взвесь, другие — сразу кристаллы. Эксперимент в SLAC поставил точку: если условия совпадают, углерод действительно собирается в алмазы, а не в аморфный уголь или сажу.
Самое неожиданное начинается после того, как кристалл уже сформировался. Плотный алмаз тяжелее окружающей его ледяной мантии планеты, поэтому не остаётся на месте, а тонет медленно, тысячелетиями, сквозь толщу метана и льда к раскалённому ядру. Часть исследователей допускает, что за миллиарды лет существования Нептуна и Урана внизу мог накопиться целый слой из спрессованных камней, где отдельные экземпляры дорастают до метра в поперечнике и веса в миллионы карат.
Получается странная картина. Где-то в четырёх с половиной миллиардах километров от нас, под толщей льда и метана, идёт дождь из бриллиантов размером с кулак. Только зачерпнуть его нечем: любой спускаемый аппарат расплющит давлением задолго до того, как он донесёт до поверхности хотя бы один камень. Планета хранит клад, который физически нельзя вывезти.
Если бы всё же долетели и достали этот слой, бриллианты после такой находки вообще остались бы для нас чем-то ценным? Или редкость перестаёт быть редкостью, стоит только выяснить, что где-то её целые километры.
