科學家在地球上製造出海王星的鑽石雨

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如果你認為地球天氣惡劣,請想想冰巨人的海王星和天王星,那裡有強烈的壓力和超高的溫度會引起鑽石的豪雨。 現在,研究人員已經在地球上重現了這個效果。

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研究人員利用高功率光學雷射(high-powered optical lasers)快速讓聚苯乙烯變熱,他們能夠在實驗室中生產並研究這種鑽石雨,這樣可以幫助我們更了解其他行星如海王星和天王星的環境。

根據美國和德國機構的團隊,這也能幫助我們對太陽係及其他的冰巨人的化學過程有更好的了解。

來自德國Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf的首席研究員Dominik Kraus說:「以前,研究人員只能假設鑽石的形成。 當我看到這個最新實驗的結果時,這是我科學生涯最棒的時刻之一。」

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在海王星和天王星方面,科學家認為強烈的壓力將行星上發現的氫和碳擠壓成鑽石,這些都是在地面下8,050公里(5,000英里)的地方發生的。

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這些行星上沒有聚苯乙烯,但它是從甲烷形成的化合物很好的替代品,而海王星和天王星豐富甲烷。

為了重現這種效果,科學家們在聚苯乙烯塑料中創造了兩個衝擊波,使用SLAC國家加速器實驗室(SLAC National Accelerator Laboratory)的極限條件儀器(Matter in Extreme Conditions instrument)產生大量的熱量。

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當兩個衝擊波彼此相遇時,它創造了大約5000克耳文(攝氏4727度或華氏8540度)的溫度和約150GPa的壓力(幾乎是地球核心壓力的一半),這跟海王星和天王星有類似的條件。

因此,塑料中幾乎每個碳原子都被變成僅僅幾奈米寬的鑽石結構,但在海王星和天王星上,科學家們說鑽石可能會達到數百萬克拉的重量。

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知道這樣的反應可能有助於科學家計算太陽系外行星的大小,通常將其作為質量和半徑之間的關係來衡量,而一個星球的化學成分可以幫助這些計算。

除此之外,這個鑽石雨試驗的一個奧秘可以幫助解釋為什麼冰巨人能夠產生比我們預期更多的熱量。

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Kraus對The Guardian說「這些鑽石會下沉,因為它們比周圍的介質更重,當它們下沉時,會與周圍的介質摩擦,當某些鑽石到達核心時,它們將被停止,這些都會產生熱量。」

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最後,研究人員希望他們的研究將助於在地球上生產鑽石。 特別是,如果可以開發研究,現在通過爆炸物產生的人造鑽石可以更有效地用雷射製成。

目前這是科學可以幫助我們了解離我們數十億公里的行星的另一個例子,即使我們不會很快去到那裡參觀。

研究已發表Nature Astronomy

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來源: SCIENCEALERT