新實驗佐證,冰巨行星的鑽石雨比想像中更普遍

作者 | 發布日期 2022 年 09 月 06 日 18:06 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


在地球,鑽石因為稀有(和商業吹捧)而昂貴無比,但在其他星球,鑽石可能跟岩石一樣普通,比如冰巨行星天王星、海王星。美國 SLAC 國家加速器實驗室基於冰巨星內部環境條件與材料進行了新實驗,成功觀察到鑽石雨形成,預測海王星、天王星上的鑽石尺寸可能非常大,重量可高達數百萬克拉。

長期以來,科學家相信冰巨行星深處有種被稱為「鑽石雨」的奇異降水形式,而巨星地表下數千公里處極高的壓力與溫度會將氫、碳元素變成固體鑽石,由於冰巨行星缺乏堅固表面,物質往核心落下的方向變得密集,也就是說數千年來鑽石雨可能沉入地下並在核心周圍聚集,形成一層厚厚的金剛石層。

現在,根據美國 SLAC 國家加速器實驗室一項新研究,科學家發現結合氧氣(冰巨星常見的另一種元素)的碳氫化合物更容易形成鑽石,表明天王星、海王星上的鑽石雨可能比想像中更普遍。

為了複製過程,研究團隊使用現成來源——混合碳、氫和氧的 PET 塑膠,以高功率 X 射線雷射在 PET 內部產生衝擊波並觀察結構變化,發現原子排列成菱形區域,且氧氣能加速碳、氫分裂,促進形成微小奈米金剛石,密度達每立方公分 3.87 克。

此外,研究團隊還發現鑽石旁邊形成能傳導電流的超離子水,可以解釋天王星與海王星周圍發現的異常磁場。

這項實驗也可能衍生出製造奈米金剛石的新方法,應用範圍包括藥物輸送、醫療感測器、非侵入性手術、量子電子學等。

雖然鑽石雨目前仍屬於假設理論,因為我們對太陽系中最遙遠的天王星、海王星知之甚少,但 NASA 下個十年即將推出冰巨行星大型探索計畫,屆時或許可以期待太空飛船驗證鑽石雨的存在。

新論文發表在《科學前緣》期刊。

(首圖來源:SLAC