海王星為何會下「鑽石雨」?科學家發現了奧秘(組圖)


鑽石是地球上罕見的天然物質,但遙遠的天王星和海王星卻下著「鑽石雨」。(示意圖/圖片來源:Adobe Stock)
鑽石是地球上罕見的天然物質,但遙遠的天王星和海王星卻下著「鑽石雨」。(示意圖/圖片來源:Adobe Stock)

鑽石是碳元素組成的無色晶體,是地球上罕見的天然物質,但遙遠的天王星和海王星卻下著「鑽石雨」。近日,科學家以實驗的方式研究出鑽石雨的成因和原理。

由於距離太陽很遠,天王星和海王星的環境極為寒冷,被稱為「冰巨星」。科學家對這兩個遙遠星體的瞭解並不多,它們一直存在著許多謎題。其中之一就是為何它們會下「鑽石雨」。

海王星距離太陽很遠,環境極為寒冷,被稱為「冰巨星」。(圖片來源:Adobe Stock)
海王星距離太陽很遠,環境極為寒冷,被稱為「冰巨星」。(圖片來源:Adobe Stock)

近日,德國最大的科學家協會「亥姆霍茲聯合會」的物理學家多明尼克‧克勞斯(Dominic Kraus)在新聞發布會上說:「我們成功實驗出冰巨星形成鑽石的可能原因。雖然在此之前,已有一些假說,但我們憑著實驗完成整個過程。」

克勞斯及其團隊,在美國史丹佛大學的SLAC國家加速器實驗室(SLAC National Accelerator Laboratory),進行了一項「冰巨星造鑽石」實驗。

研究人員在實驗室裡重現海王星核心的壓力,但他們不是使用甲烷(Methane,該行星上的天然化學元素),而是使用含碳量較高的「苯乙烯」(C 8H 8)。

克勞斯團隊對「苯乙烯」施加熱量和壓力,再利用雷射來模擬衝擊波。當這些衝擊波相遇時,溫度飆升至4726度,材料內部的壓力也急劇上升。

科學家利用50飛秒(5億分之1秒)的X射線脈衝,對樣本進行了分析。研究人員發現,「苯乙烯」在高壓環境下,會逼使氫原子脫離,而碳原子被壓力所黏合,形成幾奈米的鑽石。

研究人員預測,如果天王星和海王星發生類似的反應,就會形成鑽石,而且會很大顆,可能達到幾百萬克拉(1克拉為0.2公克)。

克勞斯表示,在冰巨星中形成的鑽石是充滿雜質的球形鑽石。它們會慢慢沉入冰巨星的核心當中,形成一個由鑽石組成的厚厚的殼。

這些鑽石以「下雨」的形式落到核心裡,預計它們會產生熱量,就像流星在地球大氣層中墜落時燃燒一樣。這種高溫可能有助於解釋海王星為何比預期的更熱。

天王星和海王星上的鑽石,雖然我們無法開採,但這項研究還是有其用途的。克勞斯表示,或許有一天微觀納米級鑽石可用於醫學和電子用途。同時,為了製造鑽石所研發的超強雷射光,也能用於核融合的研發。



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