海王星为何会下“钻石雨”?科学家发现了奥秘(组图)


钻石是地球上罕见的天然物质,但遥远的天王星和海王星却下着“钻石雨”。(示意图/图片来源:Adobe Stock)
钻石是地球上罕见的天然物质,但遥远的天王星和海王星却下着“钻石雨”。(示意图/图片来源:Adobe Stock)

钻石是碳元素组成的无色晶体,是地球上罕见的天然物质,但遥远的天王星和海王星却下着“钻石雨”。近日,科学家以实验的方式研究出钻石雨的成因和原理。

由于距离太阳很远,天王星和海王星的环境极为寒冷,被称为“冰巨星”。科学家对这两个遥远星体的了解并不多,它们一直存在着许多谜题。其中之一就是为何它们会下“钻石雨”。

海王星距离太阳很远,环境极为寒冷,被称为“冰巨星”。(图片来源:Adobe Stock)
海王星距离太阳很远,环境极为寒冷,被称为“冰巨星”。(图片来源:Adobe Stock)

近日,德国最大的科学家协会“亥姆霍兹联合会”的物理学家多明尼克‧克劳斯(Dominic Kraus)在新闻发布会上说:“我们成功实验出冰巨星形成钻石的可能原因。虽然在此之前,已有一些假说,但我们凭着实验完成整个过程。”

克劳斯及其团队,在美国史丹佛大学的SLAC国家加速器实验室(SLAC National Accelerator Laboratory),进行了一项“冰巨星造钻石”实验。

研究人员在实验室里重现海王星核心的压力,但他们不是使用甲烷(Methane,该行星上的天然化学元素),而是使用含碳量较高的“苯乙烯”(C 8H 8)。

克劳斯团队对“苯乙烯”施加热量和压力,再利用雷射来模拟冲击波。当这些冲击波相遇时,温度飙升至4726度,材料内部的压力也急剧上升。

科学家利用50飞秒(5亿分之1秒)的X射线脉冲,对样本进行了分析。研究人员发现,“苯乙烯”在高压环境下,会逼使氢原子脱离,而碳原子被压力所黏合,形成几纳米的钻石。

研究人员预测,如果天王星和海王星发生类似的反应,就会形成钻石,而且会很大颗,可能达到几百万克拉(1克拉为0.2公克)。

克劳斯表示,在冰巨星中形成的钻石是充满杂质的球形钻石。它们会慢慢沉入冰巨星的核心当中,形成一个由钻石组成的厚厚的壳。

这些钻石以“下雨”的形式落到核心里,预计它们会产生热量,就像流星在地球大气层中坠落时燃烧一样。这种高温可能有助于解释海王星为何比预期的更热。

天王星和海王星上的钻石,虽然我们无法开采,但这项研究还是有其用途的。克劳斯表示,或许有一天微观纳米级钻石可用于医学和电子用途。同时,为了制造钻石所研发的超强雷射光,也能用于核聚变的研发。



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