遥远天体的奇观 这里会下“钻石雨”(图)
地外的天体,存在特殊的气候。(图片来源:Adobe Stock)
地球上的气象有时会出现奇怪的样态,历史上曾经下过血雨、下过动物,而在地外的行星上也有特殊的气候,在那里的雨水是“钻石”。
遥远天体的奇观 这里会下“钻石雨”
钻石在地球上是一种昂贵的矿物,需要由纯碳经历高压环境形成,具有严苛的生成条件,也因此造就了它的稀有性。2020年的报导中,科学家研究有“冰巨行星”之称的天王星、海王星等天体,它们的阳光比其他行星更加微弱,环境也更加寒冷,在上面有被称为“钻石雨之谜”的谜团。德国物理学家多明尼克‧克劳斯(Dominic Kraus)表示,他们成功测试出上面形成钻石的可能原因,在美国史丹佛大学的SLAC国家加速器实验室进行实验。
研究团队在实验室中重现海王星核心的压力,用含碳量较高的苯乙烯来取代行星上的甲烷分子,先是对其施加热量、压力,接着使用雷射模拟冲击波,造就出4726度的高温,使得模拟材料内部压力急剧上升,达到150万大气压,相当于有250只非洲象的重量压在针的尖端。他们发现在高压环境下,会导致氢原子脱离,碳原子被压力黏合,形成仅有几纳米的钻石。若是发生在天王星、海王星上,可能形成更大的钻石,即使是数百公斤也不无可能。不过明尼克表示,那里形成的钻石,将会是充满杂质的球形钻石,而且会逐渐沉入行星的核心中,可能会因为核心周围的高温而融化,在碳海上出现浮动的钻石冰山。当这些钻石化为雨回到更深层的核心区域时,产生的热量预计会像流星在地球大气层坠落一样高温。
到了2022年时,期刊《科学进步》(Science Advances)发布新的研究,科学家在碳氢混合物中加入氧气,认为宇宙中的钻石雨可能比先前认为的更加普遍。钻石雨和地球上的雨截然不同,这些钻石也可能不像地球上的型态,但背后促成形成的力量与地球的相似。研究团队使用食品包装常用的PET塑胶材料,这些干净的塑胶使用实验室的高功率光学雷射照射,让研究人员能够观察到肉眼看不见的纳米钻石形成过程。这个方法可能是制造纳米钻石的新方式,有别于过往使用炸药的手段,或许是更加干净的制造方法,能在未来广泛应用于医学与研究的领域。前面提及的行星上具备大量的氧,有助于于从碳中吸走氢原子,因此钻石会更加容易形成。
近期,科学期刊中《自然·天文学》的研究,SLAC国家加速器实验室的蒙戈·弗罗斯特博士,使用强烈的X射线脉冲逐渐挤压聚苯乙烯这种泡沫塑胶,不需要先前实验中的恶劣的条件即可成功。这项研究表明,钻石能够在与天王星、海王星较浅区域相似的温度、压力即可形成,规模更小的气态矮星迷你海王星也可能出现钻石雨。除了钻石雨产生的可能性提升,他们也发现钻石雨可能对于这些行星上的复杂磁场形成有所影响。
责任编辑:星跃
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