法新社报导,科学家先前推论,极端高压和高温会在天王星和海王星这两颗「冰巨行星」表面下数以千计公里处,把碳和氢转化为坚硬的钻石。
如今一项刊登在「科学先端」(Science Advances)期刊上的新研究在碳氢混合物中加入氧气,结果发现「钻石雨」现象可能比先前以为的更普遍。
一般认为,天王星和海王星这类「冰巨行星」是太阳系外最常见的行星型态,这意味著宇宙里可能到处都有钻石雨现象。
德国HZDR研究实验室(HZDR research lab)的物理学者克劳斯(Dominik Kraus)是这项研究的共同作者之一,他说,钻石雨和地球上的雨非常不同。
他解释,一般认为行星表面下是「热而稠密的液体」,钻石在那里形成后,缓慢沉到上万公里深处、可能与地球差不多大小的岩石核心,然后构成厚达数百公里以上的钻石层。
这些钻石可能不像市面上的钻石那样切成八心八箭又闪闪发亮,但克劳斯说,促使这些钻石形成的力量与地球上类似。
研究团队为了重现这个过程,使用经常拿来包装食品和饮料的PET塑胶,其中就含有碳、氢、氧等必要混合物。
克劳斯说,研究员使用的是非常干净的PET塑胶,但「原则上这项实验应该也可以用可口可乐的瓶子执行」。
接著,研究团队在美国加州SLAC国家加速器实验室(SLAC National Accelerator Laboratory),用高功率光学雷射来照射塑胶。
克劳斯说,极短但极亮的X射线闪光,让研究员得以观察到肉眼看不见的「奈米钻石」(nanodiamonds)形成过程。
他说:「那些行星上存在大量的氧,确实有助于从碳中吸走氢原子,所以钻石其实更容易形成。」
这项实验可能指向一种制造奈米钻石的新方法,这种钻石在生活中应用愈来愈广泛,例如药物传递、医疗检查、非侵入性手术和量子电子学。
SLAC国家加速器实验室学者欧佛里-奥凯(Benjamin Ofori-Okai)也是研究共同作者,他说:「目前制造奈米钻石的方法,是用炸药去炸一堆碳或钻石。雷射或许是一种更干净、更容易控制的制造方法。」
钻石雨的研究仍只是假设,因为人类对太阳系最边缘的天王星和海王星所知甚少。只有美国国家航空暨太空总署(NASA)的「旅行家2号」(Voyager 2)探测器曾在1980年代飞到这两颗行星附近,当时传回的资料目前仍用于研究。
已有一个NASA团队打算针对天王星和海王星规划新任务,可能于2030年代启动。
克劳斯乐见这项发展,希望能借此取得更多资料,就算要等上10年、20年也没关系。
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