科學(xué)家成功創(chuàng)造出“鉆石雨”

參考消息網(wǎng)8月24日?qǐng)?bào)道 美媒稱，在一個(gè)旨在模擬太陽系的冰質(zhì)巨行星內(nèi)部深處條件的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們首次觀察到了在高壓條件下形成的“鉆石雨”。極端高壓擠壓行星內(nèi)部的氫和碳形成了堅(jiān)硬的鉆石，這些鉆石進(jìn)一步緩慢沉降進(jìn)入行星內(nèi)部。

據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站8月20日?qǐng)?bào)道，長期以來，人們一直假設(shè)這些閃閃發(fā)光的下沉物來自于天王星和海王星表面以下超過8000千米的地方，是由常見的氫和碳的混合物產(chǎn)生的。這些行星的內(nèi)部都是相似的：兩者都包含著由厚厚的不同的冰漿包圍的固態(tài)內(nèi)核。就太陽系中的冰質(zhì)行星而言，“冰”指的是與較輕的元素如碳、氧和(或)氮結(jié)合的氫分子。

報(bào)道稱，研究人員在美國斯坦福直線加速器中心的國家加速器實(shí)驗(yàn)室，利用直線加速器相干光源(LCLS)激光器上的極限條件下物質(zhì)(MEC)儀器發(fā)出的光學(xué)激光在塑料中創(chuàng)造出沖擊波，從而模擬了在這些行星內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的環(huán)境。

在實(shí)驗(yàn)中，他們看到原始塑料的幾乎每個(gè)碳原子都結(jié)合到有幾納米寬的小金剛石結(jié)構(gòu)中。這項(xiàng)研究的作者預(yù)測(cè)，在天王星和海王星上，鉆石將會(huì)變得大得多，或許重量可達(dá)數(shù)百萬克拉。研究人員還認(rèn)為，有可能歷經(jīng)數(shù)千年，這些鉆石會(huì)緩慢沉降，穿越行星的冰層，在固態(tài)內(nèi)核周圍形成厚厚的一層。

報(bào)道稱，這項(xiàng)研究刊登在21日的英國《自然·天文學(xué)》雜志上。

德國HZDR研究中心的科學(xué)家和這篇研究文章的第一作者多米尼克·克勞斯說：“以前，研究者只能假設(shè)形成了鉆石。我看到這項(xiàng)最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一刻，是我從事科學(xué)工作以來最棒的時(shí)刻之一?！?/p>

報(bào)道稱，此前試圖在類似條件下“再造”鉆石雨的實(shí)驗(yàn)無法實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出測(cè)量結(jié)果，因?yàn)槟壳爸荒茉趯?shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出這些極端條件，而在這種條件下微小的鉆石會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)形成。而MEC儀器發(fā)出的高能光學(xué)激光與LCLS的X射線脈沖相結(jié)合，持續(xù)時(shí)間僅有幾飛秒(千萬億分之一秒——本報(bào)注)，使得科學(xué)家可以直接測(cè)量化學(xué)反應(yīng)。

一些之前的實(shí)驗(yàn)也觀察到，在較之這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造的壓力更低的條件下碳形成石墨或鉆石的跡象，但是引入的其他材料改變了反應(yīng)結(jié)果。

報(bào)道稱，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果是關(guān)于在高壓下混合物形成鉆石的首例明確的觀察結(jié)果，并且與關(guān)于在何種條件下能夠形成這樣的鉆石雨的理論預(yù)測(cè)相吻合，將為科學(xué)家提供更好的描述和劃分其他星球的信息。 (參考消息)