如果能穿越海王星厚重的大氣層,或許能親身體驗到迷人現象,就是鑽石雨敲打在身上。跨國科學家團隊新研究,閃亮鑽石的降雪在整個宇宙相對常見。
海王星和天王星等冰巨行星的大氣有超高溫度和壓力,碳可當場結晶成鑽石,這些條件會分解甲烷等碳氫化合物,使碳原子與其他四個碳原子結合,形成固態鑽石微粒。
據模擬實驗室條件的實驗,鑽石形成溫度和壓力閾值比科學家之前認為的低,使鑽石雨在較小氣體行星,即所謂的「迷你海王星」成為可能,而太陽系以外,已知有很多這種行星。
研究團隊使用歐洲XFEL(X射線自由電子雷射裝置)監測從聚苯乙烯薄膜形成的鑽石,薄膜推向夾縫式設置的極高壓力,讓研究團隊在更長時間觀察過程。持續觀察顯示,儘管高壓和超高溫仍是必要,但可能不必像以前想像極端。這代表鑽石雨可能比科學家過去估計更淺的地方形成,也意味下降鑽石微粒會夾帶氣體和冰,可能比以前理解的更直接影響行星磁場。
▲ 歐洲XFEL部分實驗裝置。(Source:European XFEL)
海王星和天王星等冰巨行星磁場不具對稱性,一直是個謎,顯示磁場不一定在行星核心形成,而鑽石形成可能有助解釋這點。近年科學家逐漸理解過程,在遙遠系外行星如何運作相同過程或可能產生的影響。或許有天我們能在海王星和天王星的苛刻大氣做實地研究,以親眼見證鑽石雨如何形成。結果發表於《自然‧天文學》期刊。
(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:European XFEL)